В новом наноразмерном ультразвуковом методе используются звуковые волны с длиной волны короче оптических, и он может даже конкурировать с оптическими методами сверхвысокого разрешения, получившими Нобелевскую премию по химии 2014 года.Этот новый вид субоптических фононных (звуковых) изображений предоставляет бесценную информацию о структуре, механических свойствах и поведении отдельных живых клеток в масштабах, недостижимых ранее.
Исследователи из группы оптики и фотоники инженерного факультета Ноттингемского университета стоят за открытием, которое опубликовано в статье «3D-визуализация живых клеток с субоптическими длинами волн с фононами в высоком разрешении» в журнале Scientific Reports.«Люди больше всего знакомы с ультразвуком как с способом заглянуть внутрь тела — говоря простыми словами, мы разработали его до такой степени, что он может заглядывать внутрь отдельной клетки. Ноттингем в настоящее время является единственным местом в мире, имеющим такую возможность. ", — сказал профессор Мэтт Кларк, внесший свой вклад в исследование.
В обычной оптической микроскопии, в которой используется свет (фотоны), размер самого маленького объекта, который вы можете увидеть (или разрешение), ограничен длиной волны.Для биологических образцов длина волны не может быть меньше, чем у синего света, потому что энергия, переносимая фотонами света в ультрафиолете (и более коротких длинах волн), настолько высока, что может разрушить связи, удерживающие биологические молекулы вместе, повреждая клетки.
Визуализация оптического сверхвысокого разрешения также имеет явные ограничения в биологических исследованиях. Это связано с тем, что флуоресцентные красители, которые он использует, часто токсичны, и для наблюдения и восстановления изображения, которое повреждает клетки, требуется огромное количество света и время.
В отличие от света звук не несет в себе высокоэнергетической полезной нагрузки. Это позволило исследователям из Ноттингема использовать меньшие длины волн, видеть меньшие объекты и достигать более высоких разрешений без ущерба для клеточной биологии.«Замечательно то, что, как и ультразвук на теле, ультразвук в клетках не вызывает повреждений и не требует для работы токсичных химикатов.
Благодаря этому мы можем видеть внутренние клетки, которые однажды могут быть возвращены в тело, например, как трансплантация стволовых клеток », — добавляет профессор Кларк.