Ученые из Токийского университета разработали уникальный микроскоп, позволяющий фиксировать сигнал в диапазоне, превышающем возможности обычных устройств в 14 раз. Устройство функционирует без маркеров, исключая применение красителей, что сохраняет целостность клеток даже при длительном наблюдении. Эти свойства делают прибор перспективным инструментом для фармацевтики и биотехнологий, пишет ScienceDaily.
История микроскопа началась в XVI веке. С течением времени устройства совершенствовались, приобретая узкую специализацию. Прогресс сопровождался компромиссами. Количественная фазовая микроскопия (QPM) применяет рассеянный свет для визуализации структур в микромасштабах, что эффективно для получения детальных снимков сложной клеточной архитектуры. Тем не менее QPM не подходит для обнаружения ультрамалых частиц. Интерферометрическая микроскопия рассеяния (iSCAT) действует иначе: регистрируя рассеянный свет, она способна обнаружить мельчайшие структуры, вплоть до одиночных белковых молекул. Хотя iSCAT отслеживает индивидуальные частицы и фиксирует динамику изменений внутри клеток, она не обладает широким полем зрения, доступным при использовании QPM.
Специалисты решили исследовать, сможет ли одновременная фиксация света, исходящего в обоих направлениях, восполнить недостаток существующих подходов и показать активность клеток в широком спектре размеров и скоростей движения на одном изображении. Для проверки этой концепции и подтверждения эффективности разработанного микроскопа они наблюдали за процессом гибели клеток. В ходе одного из экспериментов удалось получить уникальное изображение, объединяющее информацию о свете, направленном вперед и обратно.
Команда сумела обнаружить как крупные клеточные компоненты («микро»), так и крайне небольшие частицы («нано»). Сопоставление характеристик прямого и обратного рассеянного света позволило ученым вычислить размеры отдельных элементов и показатели их преломления, определяющие угол отклонения луча при прохождении сквозь вещество.
«Наш следующий шаг — изучение еще более миниатюрных объектов, таких как экзосомы и вирусы. Нам предстоит детально проанализировать их форму и показатель преломления в различных биообразцах. Одновременно мы собираемся углубленно исследовать механизм гибели клеток, проводя контроль состояния и проверяя выводы альтернативными способами», — заключают авторы исследования.
Тем временем российские ученые построили компьютерную модель «починки» ДНК.
