После разработки наноразмерного оптического волокна-детектора, которое примерно в 100 раз тоньше, чем человеческий волос, исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего создали крошечное устройство, чувствительное настолько, что может обнаружить очень маленькие волны, производимые плавающими бактериями, и слышать звуки в тысячу раз ниже порога человеческого слуха, например, биение отдельных мышечных клеток сердца.

Исследователи утверждают, что новое устройство, созданное из узкого волокна диоксида олова, покрытого тонким слоем полимера полиэтиленгликоля и наночастиц золота, обладает в 10 раз большей чувствительностью, чем громоздкий атомно-силовой микроскоп.

Такая чувствительность позволяет устройству определять силы в растворе, производимые живыми бактериями Хеликобактер пилори, и обнаруживать звуки движения клеток до -30 децибел, или в тысячу раз ниже предела человеческого слуха.
«Это устройство обладает чувствительностью оптического пинцета», — говорит профессор Дональд Сэрбули из Инженерной школы в Сан-Диего.

Для испытания своего устройства исследователи поместили его в раствор, содержащий клетки или бактерии, а затем пропустили свет вдоль длины оптического волокна, где он взаимодействовал со встроенными наночастицами золота и рассеивался. Интенсивность этого рассеивания изменялась, когда движущие силы или акустические волны от клеток падали на наночастицы золота, направляя их в слой полимера, окружающего волокно. Затем эти изменения в интенсивности были обнаружены с помощью обычного оптического микроскопа.

«Мы не просто можем улавливать эти незначительные силы и звуки, мы можем количественно оценить их с помощью этого устройства», — сообщил профессор.

По мнению исследователей, полимерный слой, окружающий волокно, был самым важным фактором при создании чувствительного устройства. Исследователи сообщают, что полимерный слой, способный сжиматься до разной толщины при помощи крошечных сил и звуковых волн, создаваемых клетками, может «настраиваться» на полимерный слой для обнаружения более больших сил, используя более жесткое полимерное покрытие или мягкий полимер, такой как гидрогель, для повышения чувствительности.
Будущие возможности: способность различать присутствие и действия особой бактерии, обзор формирующихся и разрывающихся связей в клетках, обнаружение изменений в поведении клетки, которое может указывать на то, что она атакована вирусом или, возможно, становится раковой.

Результаты этого исследования были недавно опубликованы в журнале «Nature Photonics».

 

Отвтавть комменатрий

Ваша почта не будет опубликована