123
Биомед Наука Новости

Российские и швейцарские ученые увеличат разрешение микроскопов с помощью наноантенн

Лаборатория нанофотоники и метаматериалов Университета информационных технологий, механики и оптики (Университет ИТМО, Санкт-Петербург) совместно с одним из ведущих университетов Европы – ETHZurich запустила двухлетнюю научную программу, по итогам которой ученые планируют создать новый класс биодетекторов с использованием наноантенн. Разработка позволит «заглядывать» еще глубже внутрь клетки или другого биоматериала, не нарушая его целостность, сообщает пресс-служба вуза.

«Традиционные антенны используют для передачи электромагнитных волн на радиочастотах, например для передачи телекоммуникационного сигнала. Наноантеннами называются устройства, которые преобразуют свободно распространяющееся оптическое излучение в поле, сильно локализованное в некоторой области, и наоборот. То есть наноантенны, как и обычные антенны, служат усилителями сигнала в соответствующих масштабах», — говорится в сообщении.

Сотрудники Университета ИТМО имеют богатый опыт в разработке наноантенн, и теперь хотят применить это инженерное решение для исследования и детектирования биологических объектов с помощью оптических сигналов. Так, можно будет различить даже такие маленькие объекты, как одна молекула.

«Наша цель – визуализация биообъектов с помощью оптических методов. Есть различные методы исследования живых тканей – МРТ-сканирование, рентген. Но, так или иначе, они являются не самыми безопасными и компактными. При оптическом методе воздействие на живую ткань минимально. Сегодня ученые могут визуализировать с помощью фотоники отдельные клетки, органеллы, и различать объекты меньшие, чем длина волны света. Это стало возможно благодаря введению в исследуемый биообъект флуоресцентных белков», – рассказал кандидат физико-математических наук, сотрудник лаборатории нанофотоники и метаматериалов Университета ИТМО Михаил Петров.

В Петербургском университете создали бесцветные нетоксичные чернила для цветной печати

Однако различные живые ткани обладают, упрощенно говоря, разной пропускной способностью для света. Усилить оптический сигнал в биообъекте и сделать его внутренности видимыми – таковы цели работы швейцарских и петербургских ученых.

«Швейцарским коллегам не хватает теоретической базы, а мы владеем всеми методами моделирования, понимаем необходимые расчеты, геометрию создания наноантенн. У иностранных коллег сильная команда экспериментаторов-технологов, которая специализируется по нашему профилю. У нас тоже есть экспериментальная база, но мы работаем в несколько другой области. Ожидается, что самой сложной частью будут как раз биологические эксперименты. Мы надеемся, что для этой работы к нам присоединятся и другие партнеры», – пояснил Петров.

По итогам двухлетнего сотрудничества ученые из Петербурга и Цюриха хотят существенно увеличить разрешающую способность микроскопии. Предполагается, что если сегодня можно заглянуть под мембрану на 100 микрометров, то по завершении проекта ученые смогут увеличить это расстояние в два раза. Это будет новый класс биодетекторов, которые могут быть коммерциализированы для биологических исследований.

«Еще одна идеализированная задача этого проекта – убедить людей в том, что в метаповерхностях кроятся огромные возможности для науки. С помощью них можно моделировать конкретные оптические свойства. Для разного рода биодетектирования можно будет просто печатать медицинские подложки из метаматериалов, благодаря которым специалисты смогут сразу же определять химический состав вещества на них. Сегодня такие технологии называют лабораториями на чипе. Наш век – век биологический. Биологи аккумулируют те наработки, которые были сделаны за последние 40 лет, и наука движется вперед очень быстро», – добавил Петров.

Об авторе

Анна Несчетная

Анна Несчетная