Nová metóda používa zvuk na videnie živých buniek

Anonim

Nová metóda používa zvuk na videnie živých buniek

veda

Lynda Delaceyová

25. december 2016

Nová ultrazvuková metóda nanometrov na zobrazovanie živých buniek môže konkurovať technikám optickej super-rozlíšenia, ktoré získali Nobelovu cenu za chemickú cenu za rok 2014. (Credit: University of Nottingham)

Výskumníci z University of Nottingham (OSN) vyvinuli priekopnícku techniku, ktorá používa zvuk skôr než svetlo na to, aby videl živé bunky. Nová technika poskytuje prehľad o štruktúre a správaní buniek, ktoré by mohli konkurovať technikám optickej super-rozlíšenia, ktoré získali Nobelovu cenu za chemickú cenu za rok 2014.

Nová britská tímová technikou suboptického optického phononu (zvuku) používa kratšie než optické vlnové dĺžky zvuku, ktoré nenesú potenciálne škodlivé vysokoenergetické užitočné zaťaženie, ktoré je spojené so svetlom. Nová forma suboptického phononového (zvukového) zobrazovania poskytuje neoceniteľné informácie o vnútornom fungovaní živých buniek, poskytnutých v mierke a úrovni detailov, ktoré nikdy neboli dosiahnuté podľa OSN.

"Ľudia sú veľmi dobre oboznámení s ultrazvukom ako s pohľadom do vnútra tela - v najjednoduchšom slova zmysle sme ho vylepšili tak, aby sa mohol pozrieť do vnútra samostatnej bunky, " povedal profesor Matt Clark. "Nottingham je v súčasnosti jediným miestom na svete s touto schopnosťou."

Bežná optická mikroskopia, ktorá používa svetlo na videnie vo vnútri buniek, má obmedzenia. Je to preto, že veľkosť najmenšieho objektu, ktorý môžete vidieť, je obmedzená veľkosťou vlnovej dĺžky svetla.

Pri biologických vzorkách nesmie byť vlnová dĺžka kratšia ako koniec spektra modrého svetla, pretože modré svetlo má najkratšiu použiteľnú vlnovú dĺžku predtým, než nastane riziko poškodenia buniek. (A dokonca aj tento kus konvenčnej múdrosti - že modré svetlo je bezpečné pre živé tkanivo - je predmetom diskusie práve teraz.)

Riziko poškodenia je spôsobené tým, že svetelné vlny vyžarujú viac energie, keď sa svetelná vlna skracuje.

Svetlá vlnové dĺžky, ktoré sú dokonca kratšie ako modré svetlo, sa pohybujú na ultrafialový koniec spektra. Energia, ktorá sa prenáša s fotónmi, ktoré vytvárajú ultrafialové svetlo, je taká vysoká, že môže poškodiť bunky tým, že zničí väzby, ktoré držia biologické molekuly dohromady.

Dokonca aj optické zobrazovanie s vyšším rozlíšením má obmedzenia, pretože fluorescenčné farbivá, ktoré vyžaduje, sú často toxické a technika vyžaduje obrovské množstvo svetla a čas na pozorovanie a rekonštrukciu obrazu - čo tiež poškodzuje bunky.

Na rozdiel od svetla zvukové vlny nevyžarujú škodlivú energiu. To znamená, že britskí vedci dokážu používať menšie vlnové dĺžky a vidieť menšie veci vo vyšších rozlíšeniach bez poškodenia bunkovej biológie.

To spĺňa naliehavú potrebu študovať dôležité mechanické a štruktúrne informácie v živých bunkách, ktoré doposiaľ boli mimo dosahu bežných mikroskopov. Táto technika nevyžaduje žiadne dodatočné škvrny ani chemické činidlá na vytvorenie obrázkov štruktúry buniek.

"Skvelá vec je, že ultrazvuk v tele nespôsobuje žiadne poškodenie a nevyžaduje žiadne toxické chemikálie, ako je ultrazvuk na tele, " dodáva profesor Clark. "Z tohto dôvodu môžeme vidieť vo vnútri buniek, že jeden deň sa môže vrátiť do tela, napríklad ako transplantácia kmeňových buniek."

Viac informácií o technike nájdete v časopise Scientific Reports .

Zdroj: University of Nottingham

Nová ultrazvuková metóda nanometrov na zobrazovanie živých buniek môže konkurovať technikám optickej superrozlišovacej schopnosti, ktoré získali Nobelovu cenu za chemickú cenu za rok 2014. (Kredit: Univerzita v Nottinghame)