Новий інструмент, який поєднує переваги двох технологій, дозволить вченим глибше заглянути всередину живих клітин
Дослідники з університету Пурду створили нову технологію отримання мікроскопічних зображень, в якій були об'єднані переваги двох існуючих технологій, атомно-силової мікроскопії (atomic force microscope, AFM) та ядерного магнітного-резонансного сканування (nuclear magnetic resonance imaging, NRMI). Комбінація цих двох різних методів дозволить вченим не тільки заглянути всередину живих клітин, але і вивчити процеси, що відбуваються в нормальних клітинах живих організмів і в клітинах злоякісних пухлин.
"Уявіть собі, що ми має безліч здорових клітин" - розповідає Кору Неу (Corey Neu), дослідник з Школи біомедичної інженерії Уелдона (Уелдон School of Biomedical Engineering) університету Пурду, - "Тільки одна з цих клітин може метастазувати і почати ділитися, формуючи злоякісну пухлину. Тепер, використовуючи новий інструмент, ми зможемо зрозуміти те, що стало поштовхом до появи однієї поганої клітини".
У технології атомно-силової мікроскопії використовується крихітний вібруючий зонд, званий консоллю, який, рухаючись уздовж поверхні зразка дає дані про його поверхні і матеріалу, з якого складається ця поверхня. Роздільна здатність таких зондів дорівнює менше нанометра, що дозволяє з їх допомогою "побачити" об'єкти, розміри яких лежать далеко за межами можливостей будь-яких оптичних мікроскопів. Такий метод є ідеальним методом для вивчення окремих молекул, клітинних мембран та інших біологічних структур.
Проте, метод AFM не надає ніякої інформації про біологічних і хімічних процесах, які відбуваються всередині клітин і властивості цих клітин. Для вирішення цієї проблеми дослідники помістили на кінець зонда AFM мікроскопічну електричну котушку. Коливання електричного струму, що передаються котушкою, змушують коливатися ядра атомів різних елементів усередині живої клітини. Коливання ядер атомів, по суті крихітних магнітів, індукують в котушці наведені струми, які детектуються, підсилюються й передаються для подальшої обробки, надаючи інформацію про внутрішній устрій клітини і про що відбуваються всередині її біологічних і хімічних процесах.
Для демонстрації можливостей нової технології вчені виготовили дослідний зразок пристрою суміщеного сканування. З його допомогою була проведена зйомка різних об'єктів і різних матеріалів, що містять атоми як легких, так і важких елементів. Отримані спектри магнітного резонансу та пояснення до них, демонструють працездатність технології, були опубліковані в одному з останніх випусків журналу Applied Physics Letters. "Ми змогли зареєструвати відповіді від безлічі різних хімічних елементів, навіть від таких легких, як водень, тому що його достатньо багато", - пишуть дослідники, - "Ми змогли також виявити вуглець, азот, та інші хімічні елементи, що становлять основу всього живого і надають докладну інформацію про певні види біохімічних процесах у клітинах".
В даний час дослідники зосереджені на вивченні внутрішніх сил і процесів у клітинах, які впливають на функції і поведінку цих клітин. А в майбутньому вони збираються, поміщаючи клітини у спеціальні капсули, зайнятися вивченням впливу на них деяких лікарських препаратів і вплив змін різних умов навколишнього середовища.