Створена технологія, що дозволяє слухати бактерії і клітини
Source:Інженери з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго створили нанорозмірне оптоволокно, що володіє неймовірним рівнем чутливості: воно здатне уловлювати коливання, вироблені завихреннями, створюваними рухомими бактеріями, а також звукові хвилі, створювані биткими клітини серцевої тканини. У перспективі такий рівень чутливості дозволить фахівцям стежити за кожній окремо взятій кліткою і попереджати про зміни у процесі їх нормальної роботи.
«Цей інструмент може відкрити перед нами двері можливостей спостереження за самими малопомітними взаємодіями та змінами в організмі, що раніше було просто неможливо», — говорить Дональд Сирбули, один з творців гіперчутливого оптоволокна з Каліфорнійського університету.
Прогрес у розвитку технологій мікроскопії дозволив нам проникнути в самі крихітні тріщини нашого фізичного світу, але для того, щоб по-справжньому зрозуміти, що ж в цьому світі відбувається, недостатньо просто мати можливість побачити це – потрібно володіти можливістю ще й відчути.
Слід зазначити, що мікроскопи, здатні вести спостереження за самими маленькими силами, вже існують. Одним з прикладів може служити хоча б атомно-силовий мікроскоп, здатний не тільки сканувати поведінку атомів, але й маніпулювати ними. Однак метод, згідно з яким працюють такі мікроскопи, не дозволяє їх використовувати для дослідження біологічних систем.
Можливість вимірювання біологічних сил самих малих масштабів вимагає від науковців використання нового підходу. Тому група фахівців із США розробила з оксиду олова оптоволокно, яке в 100 разів тонше людського волосся. Для наділення оптоволокна здатність «відчувати», оксид олова вкрили тонким шаром полімеру, засіяного наночастинками золота.
Як це працює
Метод використання такого волокна дуже простий. Все, що потрібно, – помістити оптоволокно в розчин, що містить клітини або бактерії. Оптоволокно випромінює світло, взаємодіє з частинками золота. Біологічні сили організму і створювані ними звукові хвилі стикаються з наночастинками золота, злегка вдавлюючи їх в полімерну оболонку. З допомогою цього можна розрахувати як рівень самої сили, так і рівень звуку, створюваний нею. Творці оптоволокна перевірили його роботу, провівши спостереження за клітинами тканини серця, що б'ється, а також за рухом джгутиків (рушійних органів) бактерій.
«З допомогою цього пристрою ми змогли не тільки вловити ці ледь помітні биосилы і звуки, але і провели їх кількісну оцінку. Цей інструмент ідеально підходить для проведення наномеханического зондування у високому дозволі», — коментує Сирбули.
Після калібрування пристрою виявилося, що таке оптоволокно може бути в 10 разів більш чутливим, ніж атомно-силові мікроскопи і здатне визначати біологічні сили з рівнем впливу менше 160 фН (фемтоньютонов), а звуку – менш -30 дБ (децибел). А це, в свою чергу, в тисячу разів менше того рівня, який може сприйматися людським вухом.
Фахівці відзначають, що при використанні різних видів полімерного покриття можна розширити діапазон ефективності створеного ними оптоволокна. Наприклад, для вимірювання великих сил можна використовувати більш міцне полімерне покриття, а для визначення менших сил – з оптоволокном можна використовувати дуже м'яке покриття, на зразок того ж гідрогелю.
У майбутньому дослідники планують використовувати оптичні нановолокна для вимірювання біоактивності і механічної поведінки окремих клітин. Це дозволить ще сильніше збільшити можливості технології і в перспективі може призвести до створення надчутливих биостетоскопов.
Більше:
Чи можна захиститися від ВІЛ на генному рівні
лютує Чума XX століття і в XXI столітті. СНІД вже давно визнається багатьма справжньою проблемою людства, яку треба якось вирішувати. Люди будують теорії, звідки він узявся і чому треба чи не треба переживати за його приводу, але одне ясно точно. З н...
Що не так з тестами на коронавірус?
Сьогодні багато демонізують Гейтса, звинувачуючи його в навмисному чипировании населення (от тільки як?) і заодно всіх смертних гріхах. Розповідаємо, чому американський мільярдер насправді молодець і зовсім не рептилоид Яким би тривожним це не здавал...
15 кращих цитат Альберта Ейнштейна про науку і життя
Альберт Ейнштейн був синонімом слова «Геній». Саме так, з великої літери. Не дарма кажуть, що талановита людина талановита у всьому. Геніальність теж можна назвати талантом, так як це унікальна особливість людини бути розумним, розважливим ...
Новини
Чи можливі подорожі в часі з точки зору науки?
Ніколи не мріяли відправитися куди-небудь в інший час? Ні, не з звичайною швидкістю, з якою ми «нудно» йдемо вперед — секунда за секундою. Або: швидше, щоб можна було забратися далеко в майбутнє, залишившись в колишньому віці; по...
Вченим вперше вдалося отримати знімки руху електронів в графені
Такий матеріал, як графен являє собою двовимірну вуглецеву ґрати товщиною всього 1 атом, останнім часом стає все популярнішою. А вивченням його властивостей займаються фахівці з усього світу. І ось зовсім недавно групі дослідників...
У Казані провели перший в Росії сеанс квантової «телефонного зв'язку
Як повідомляє прес-служба університету ІТМО, вітчизняні вчені успішно запустили в столиці Татарстану Казані першу в Росії многоузловую квантову мережу. Нещодавно була проведена її перевірка в режимі «квантового телефону»...
Корейські вчені розробили самий далекобійний локатор радіоактивних матеріалів
найкращим і добре зарекомендували себе засобом для виявлення радіоактивного зараження є всім відомі лічильники Гейгера. Вони реєструють джерела радіації, вловлюючи потоки фотонів та електронів. Але дослідники з Кореї нещодавно зап...
Неможливі речі, які можливі на інших планетах
Люди так звикли до Землі, що будь-який вихід у космос коштує дуже дорого, а політ до іншої планеті відкладається на десятки років, і все із-за наших звичок. Ми дихаємо повітрям, купаємося в морі, насолоджуємося заходом сонця і нор...
Перший в історії підручник фізики пішов з молотка за 790 000 доларів
Історичні книги про науці є для багатьох колекціонерів. Аукціонери виставляють ці трактати за величезні гроші і найчастіше вони знаходять нових господарів, готових віддати сотні тисяч доларів за бажаний лот. Знаменитий підручник з...
Вчені відкрили новий квантовий стан матерії
Фізики кафедри квантової інформації і матерії Каліфорнійського технологічного інституту виявили новий стан матерії – тривимірні рідкі квантові кристали. Відкриття обіцяє прогрес у розробці технологій надшвидких квантово-комп'ютерн...
Нейробіологи наблизилися до розгадки таємниці сну
Подібно островів, стирчить з гладкої поверхні океану, сновидіння пронизують наш сон незв'язними епізодами свідомості. Звідки з'являються ці обривки думок в сплячому мозку — це питання давно турбує вчених і філософів. Десятки років...
10 найвидатніших наукових відкриттів і досягнень останнього десятиліття
За останні 10 років у світі науки відбулося чимало дивовижних відкриттів і досягнень. Напевно багато з вас, хто читає наш сайт, чули про більшість з представлених у сьогоднішньому списку пунктах. Однак їх значимість настільки висо...
Давно вимерлі види ставлять у чергу на воскресіння
Повернення вимерлих видів до життя більше не є науковою фантастикою, навіть якщо технології не зовсім готові до цього. Здебільшого галас на цю тему була піднята відновленням постійних спроб повернення на землю шерстистих мамонтів....
Вчені із США створили самоутолщающуюся тканина
Схоже, в майбутньому нам не доведеться гадати, як же одягнутися по погоді, щоб протягом дня нам не було занадто холодно або надто жарко. Погодьтеся, дуже зручно: куртка сама змінює свої властивості залежно від температури повітря....
Як це працює? | Атомна електростанція
У сьогоднішньому випуску науково-пізнавальної програми «Як це працює?» ми поговоримо про атомній електростанції: поділі ядер, паливних стрижнях, роботі реактора і в чому іншому. Приємного перегляду! ...
Теорія емерджентності: що таке реальність?
Теорія емерджентності (виникнення) — це нова фізична модель, в даний час розробляється лос-анджелеської групою вчених. Завдання теорії — тісно, але просто — сплести разом квантову механіку, загальну і спеціальну теорію відносності...
Як математик допоміг біологам зробити важливе відкриття
Незважаючи на те, що математику часто називають фундаментальною наукою, вона так само часто не отримує достатньої поваги, коли представляють наукові відкриття. Але внесок математики і статистики вкрай важливий і перетворив цілі об...
Чим точніше годинник, тим більше стає розмитим час
Час — дивна штука. Ми звикли вважати годинник, але у Всесвіті немає якихось головних ходиков і циферблату, а значить ми можемо відчувати час по-різному, в залежності від того, як ми рухаємося або як на нас впливає гравітація. Фізи...
Людство на крок наблизилася до створення синтетичних дріжджів
Вчені ще на один, але досить помітний крок наблизилися до створення в лабораторних умовах дріжджів. Їм вдалося сформувати ще п'ять хромосом дріжджів. Дріжджі необхідні людству в тому числі і для виробництва хліба і хлібобулочних в...
Уточнення швидкості розширення Всесвіту може призвести до нової фізики
Це було на початку 1990-х років. Обсерваторія Карнегі в Пасадені, штат Каліфорнія, спорожніла на різдвяні канікули. Венді Фрідман, одна в бібліотеці, працювала над величезною і тернистою проблемою: швидкість розширення Всесвіту. К...
Росэлектроника створила систему освітлення на лазерах
Інженери холдингу «Росэлектроника» створили новітню систему освітлення, яка заснована на використанні лазерного випромінювання. Ці освітлювальні прилади здатні працювати в агресивних середовищах начебто атомних станцій і навіть пі...
Селекціонер із США вивів пітона з малюнком смайликів-емодзі на тілі
Як відомо, зміни в живій природі виникають постійно: мутації призводять до появи нових порід і навіть видів, а під впливом умов зовнішнього середовища живі організми можуть набувати нові властивості. Але іноді серед з'явилися особ...
Код операційної системи записали в молекулу ДНК
У зв'язку з розвитком технологій і зростанням обсягу переданих даних, фахівці шукають все нові способи зберігання інформації. І нещодавно група вчених з Колумбійського університету Нью-Йоркського Центру Геному продемонстрували нов...
Примітка (0)
Ця стаття не має коментарів, будьте першим!