Ultrazvučna tehnika sa Univerziteta u Notingemu omogućiće proizvodnju oštrijih slika unutar živih ćelija bez nanošenja štete pri rezolucijama koje su ranije bile nedostižne.
Projekat, istraživačke grupe za optiku i fotoniku Fakulteta inženjerskih nauka, istražuje način da se pogleda duboko unutar sićušnih struktura, kao što su pojedinačne ćelije, koje obični mikroskopi zasnovani na svetlosti ne mogu, i bez oštećenja. Rad je objavljen u časopisu Fotoakustika.
Ova tehnika je korišćena za merenje krutosti ćelija raka na nivou jedne ćelije, što bi moglo da omogući razvoj novih metoda rane dijagnoze raka.
Nova tehnika koristi zvučne talase, koji putuju kroz materijale, za kreiranje detaljnih slika.
Da bi to postigao, istraživački tim, predvođen dr Mengtingom Jaoom, naučnim saradnikom na Univerzitetu u Notingemu, razvio je tehniku zvanu „fononska mikroskopija“, koja se oslanja na male zvučne talase (u opsegu gigaherca, 10 9 Hz, 1000 puta veća od frekvencije normalnog medicinskog ultrazvuka) generisan ultrabrzim laserima.
Ovi zvučni talasi se ne fokusiraju prirodno, što ograničava jasnoću slika koje mogu da dobiju. Da bi se ovo rešilo, razvijaju se posebna opto-akustična sočiva koja mogu da fokusiraju ove zvučne talase u 3D.
Ova sočiva, od kojih neka imaju karakteristike male od ~100 nm, imaju potencijal da proizvedu oštrije slike u rezolucijama koje su ranije bile nedostižne — sve bez izazivanja oštećenja.
Dr Jao je rekao: „Akustika ima veliko obećanje za postizanje slike visoke rezolucije na mikroskopskoj, pa čak i nanoskopskoj skali. Međutim, generisanje i otkrivanje akustičnih talasa sa talasnim dužinama uporedivim sa svetlošću, i na taj način postizanje ekvivalentne rezolucije, predstavljalo je značajne tehničke izazove.
„Skenirajuća akustična mikroskopija (SAM), pionirska na Stanfordu pre 40 godina i široko prihvaćena u različitim oblastima, pokazala je potencijal akustike za snimanje slike visoke rezolucije, uključujući studije dokaza o konceptu bioloških ćelija. Međutim, zahtevalo je kriogeno zamrzavanje uzorke, ograničavajući njegovu primenu na žive sisteme.
„Naša tehnika, u kombinaciji sa novorazvijenim optoakustičnim sočivima, omogućava 3D snimanje subćelijskih komponenti u živim ćelijama, prevazilazeći ove barijere.
Ovaj proboj će takođe omogućiti biolozima da dinamički prate procese poput ćelijskog ciklusa, progresije ćelija raka i intracelularnih efekata različitih lekova u realnom vremenu.
Nudeći uvid u ćelijsko ponašanje na nivou jedne ćelije, ova tehnika ima potencijal da unapredi istraživanja u biologiji raka, razvoju lekova i regenerativnoj medicini.
Sal La Cavera III, naučni saradnik na Fakultetu inženjerskih nauka, rekao je: „Razvijanje ‘akustičnog mikroskopa’ koji odgovara ili prevazilazi performanse optičkog mikroskopa je sveti gral mikroskopije. Optički mikroskopi ekstremno visoke rezolucije obično zahtevaju potencijalno toksične fluorescentne nalepnice i hemijske mrlje i/ili štetne talasne dužine svetlosti (npr. ultraljubičasto).
„Akustika izbegava ove probleme, značajno smanjujući štetu po uzorku (akustični talasi daju 100.000 puta manje energije uzorku od vidljivih optičkih talasa), a čak i više, pruža pristup kvantitativnim mehaničkim informacijama o uzorku.
„Tehnologija opto-akustičnih sočiva dr Jaoa je prvo rešenje koje zaista može da pruži ove prednosti na praktično izvodljiv način. Sposobnost otkrivanja mehaničkih svojstava u biologiji na nano-razmeri je ogroman bonus, pošto su nedavna naučna otkrića pokazala da su mnoge bolesti vođene promenama u mehanici na ćelijskom nivou.“
