Физики из Университета Билефельда и Арктического университета Норвегии в Тромсё разработали фотонный чип, который позволяет проводить световую микроскопию сверхвысокого разрешения, также называемую «наноскопией», с помощью обычных микроскопов. В наноскопии положение отдельных флуоресцентных молекул может быть определено с точностью до нескольких нанометров, то есть до миллионной доли миллиметра. Эту информацию можно использовать для получения изображений с разрешением примерно от 20 до 30 нанометров, что в десять раз превышает разрешение обычной световой микроскопии. До сих пор этот метод требовал использования дорогостоящих специальных инструментов.
Университет Билефельда и Университет Тромсё подали патент на эту новую процедуру «наноскопии на основе чипов». 24 апреля 2017 года исследователи опубликуют сопутствующее исследование в журнале Nature Photonics.Д-р Марк Шуттпельц из Университета Билефельда и д-р Балприт Сингх Ахлувалия (Университет Тромсё) являются изобретателями этого фотонного волноводного чипа.
Профессор доктор Томас Хузер и Робин Дикманн из группы биомолекулярной фотоники Университета Билефельда также работали над разработкой этой новой концепции. Изобретение значительно упрощает проведение экспериментов: зонд освещается прямо на микросхеме размером с предметное стекло. Объектив и камера фиксируют сигнал перпендикулярно чипу. Полученные данные измерений могут быть реконструированы как сверхразрешенные изображения с заметно более высоким разрешением, чем то, что было получено с помощью традиционной микроскопии.
Принимая во внимание, что изображения, которые могут быть получены одновременно с установленными методами наноскопии, варьируются от отдельных частей ячеек до нескольких ячеек, использование фотонных чипов теперь позволяет визуализировать более 50 ячеек на одном изображении со сверхвысоким разрешением. «Изобретение нового метода сверхразрешения на основе чипов — это сдвиг парадигмы в микроскопии, и теперь оно позволит гораздо шире использовать наноскопию в науке, исследованиях и повседневных приложениях», — говорит доктор Марк Шуттпельц.Современные наноскопические методы чрезвычайно сложны, дороги и требуют интенсивно обученных технических специалистов.
До сих пор эти ограничения ограничивали использование наноскопии только узкоспециализированными институтами по всему миру и препятствовали ее распространению в стандартные лаборатории биологии и медицины, не говоря уже о больницах и аналитических лабораториях.Изобретение исследователями из Билефельда и Тромсо процедуры «наноскопии на основе чипов» займет свое место в долгой истории развития микроскопии и наноскопии:В 1609 году Галилео Галилей изобрел световую микроскопию.
В 1873 году Эрнст Аббе открыл фундаментальное свойство, ограничивающее разрешение оптической системы для видимого света примерно 250 нанометрами.В последние годы одновременно было разработано несколько оптических методов для преодоления дифракционного предела света.
В 2014 году Нобелевская премия по химии была присуждена за разработку сверхвысокого разрешения в диапазоне примерно от 20 до 30 нанометров.