sciencedaily.com

Группа исследователей из Отдела энергетики университета Беркли разработали интраскоп (вид микроскопа, оснащённые манипулятором), показывающий в оптическом диапазоне в высоком разрешении внутреннюю структуру клетки, а также способный внедрять в неё отдельные гены, белки или молекулы лекарственных веществ без повреждения клеточной мембраны. Кроме того, этот прибор, разработанный с применением нанотехнологий, может быть (при условии некоторых модификаций) использован для проведения электрофизиологического исследования отдельной клетки и съёма её биологических параметров.
Интраскоп представляет собой сверхтонкий магнитный световод, прикреплённый к заострённому концу оптического полотна. Свет проходит по световод до оптического полотна, где усиливается и трансформируется в доступные человеческому глазу формы. За счёт небольшой толщины и небольшого отношения длины к ширине световод получился очень гибким, и — что более важно — может сгибаться и разгибаться без потери прочности. Иначе говоря, световод можно использовать много раз без риска сломать и без необходимости заменять его после каждого использования.
Совместив преимущества сверхтонкого наносветовода и оптоволоконной флуоресцентной методики получения изображения, учёные получили возможность манипулировать сверхтонкими пучками света. Пучки настолько тонкие, что позволяют изучать в оптическом диапазоне в высоком пространственном и временном разрешении биологические процессы, протекающие в отдельной клетке. Кроме того, интраскоп способен улавливать или подавать оптические сигналы в субклеточные структуры и, по механизму светового возбуждения, транспортировать внутрь клетки небольшие по размеру кусочки вещества.
У электронной и сканирующей микроскопии есть свои преимущества, однако световая микроскопия по-прежнему остаётся ведущим методом исследования живой биологической ткани. Поскольку клетки оптически прозрачны, использование оптических методов наблюдение не приводит к смерти или повреждению клетки, и позволяет наблюдать за протекающими в ней процессами в динамике. Кроме того, методы флуоресцентной микроскопии позволяют также наблюдать за белками, ядерными аминокислотами и липидами.
Единственное существенное препятствие для оптической микроскопии — дифракционный барьер, не позволяющий разглядеть структуры, более мелкие, чем половина длины волны света, в котором ведётся наблюдение.
Однако последние достижения нанофотоники позволили обойти этот барьер и взглянуть на субклеточные структуры в оптическом диапазоне. Конечно, такие системы дороги, сложны и велики по размеру, но они позволяют проникнуть буквально в самую глубь живой клетки.
Метод был опробован на иммортализованной культуре клеток HeLa при посредстве голубого лазера: световод успешно доставил поток когерентного лазерного излучения к клетке. Внедрение световода внутрь клетки смерти последней не вызвало. Не вызвало повреждения клетки и само излучение — его уровень оказался слишком мал для запуска механизмов апоптоза, клеточного шока или разрыва мембраны.
Учёные полагают, что их разработка окажется не менее революционной, чем изобретение Левенгука, и позволит человечеству узнать много нового, интересного и полезного о структуре и функции клеток и протекающих в них процессах.

Источник:
Ruoxue Yan, Ji-Ho Park, Yeonho Choi, Chul-Joon Heo, Seung-Man Yang, Luke P. Lee, Peidong Yang. Nanowire-based single-cell endoscopy. Nature Nanotechnology, 2011; DOI: 10.1038/nnano.2011.226

GD Star Rating
loading...

Добавить комментарий