Графен и лазер: новый способ увидеть живые ткани
Ученые из Ковровской государственной технологической академии им. Дегтярева работают над созданием нового лазерного прибора, который сможет проникать внутрь органов и тканей человека и изучать их на молекулярном уровне. Этот проект, поддержанный Российским научным фондом, не имеет аналогов в мире и может открыть новые горизонты в биотехнологии.
С помощью лазерного прибора ученые смогут наблюдать за живыми клетками в реальном времени, используя специальные флуоресцентные красители, которые светятся под действием лазерных лучей. Этот метод, называемый биоимиджингом, позволяет не только получать изображения органов и тканей, но и анализировать их состав и изменения. Например, с его помощью можно следить за биологическими процессами в организме и оценивать эффективность лечения различных заболеваний.
— руководитель проекта, завкафедрой лазерной физики и технологии КГТА им. Дегтярева Сергей Солохин.
Биоимиджинг — инновационный метод клеточного скрининга, основанный на использовании передовых цифровых технологий и флуоресцентной микроскопии. С помощью биоимиджинга можно получать изображения живых органов и тканей, а также анализировать их состав и изменения в реальном времени. Для этого ткани помечаются специальными флуоресцентными красителями, которые светятся под действием лазерных лучей различных длин волн. Таким образом, можно наблюдать за биологическими процессами в организме, такими как деление клеток, апоптоз, метаболизм, сигнальные пути и т. д.
Биоимиджинг имеет множество применений в различных областях науки и медицины, таких как биология, фармакология, онкология, неврология, иммунология и т. д. С его помощью можно изучать структуру и функцию органов и тканей, диагностировать различные заболевания, контролировать эффективность лечения, разрабатывать новые лекарства и терапии.
Однако для проведения биоимиджинга обычно требуется несколько лазерных излучателей разных цветов, что делает процесс дорогим и сложным. Поэтому ученые из КГТА предлагают создать комплексную установку на основе одного лазерного излучателя, который будет генерировать ультракороткие лазерные импульсы разной длины волны.
Для этого они используют уникальные наноматериалы — графеновые затворы, которые были специально изготовлены в лаборатории спектроскопии наноматериалов Института общей физики им. А. М. Прохорова РАН. Графен — двумерная модификация углерода, состоящая из одноатомного слоя атомов, соединенных в гексагональную решетку. Графен обладает рядом уникальных свойств, таких как высокая электропроводность, теплопроводность, прочность и гибкость.
Графеновый затвор — устройство, которое позволяет управлять электрическим полем в графене, изменяя его проводимость. Графеновые затворы позволяют контролировать частоту и интенсивность лазерных импульсов, а также фокусировать их на нужную область ткани. Таким образом, ученые смогут получать многоцветные двухфотонные флуоресцентные изображения живых тканей на глубине до нескольких сантиметров без повреждения клеток.
Ученые планируют завершить разработку лазерного прибора к концу 2023 года и протестировать его на живых объектах в сотрудничестве с биотехнологами. Они надеются, что их прибор будет полезен для медицины, фармакологии, биохимии и других наук о жизни.
С помощью лазерного прибора ученые смогут наблюдать за живыми клетками в реальном времени, используя специальные флуоресцентные красители, которые светятся под действием лазерных лучей. Этот метод, называемый биоимиджингом, позволяет не только получать изображения органов и тканей, но и анализировать их состав и изменения. Например, с его помощью можно следить за биологическими процессами в организме и оценивать эффективность лечения различных заболеваний.
В настоящее время большой интерес в биотехнологиях представляют именно безоперационные методы исследования живых тканей и организмов, основанные на действии различных физических принципов. Одно из перспективных направлений в данной области — многоцветный двухфотонный флуоресцентный биоимиджинг, который позволяет проникать импульсам излучения в биологическую ткань на глубину до нескольких сантиметров
— руководитель проекта, завкафедрой лазерной физики и технологии КГТА им. Дегтярева Сергей Солохин.
Что такое биоимиджинг?
Биоимиджинг — инновационный метод клеточного скрининга, основанный на использовании передовых цифровых технологий и флуоресцентной микроскопии. С помощью биоимиджинга можно получать изображения живых органов и тканей, а также анализировать их состав и изменения в реальном времени. Для этого ткани помечаются специальными флуоресцентными красителями, которые светятся под действием лазерных лучей различных длин волн. Таким образом, можно наблюдать за биологическими процессами в организме, такими как деление клеток, апоптоз, метаболизм, сигнальные пути и т. д.
Биоимиджинг имеет множество применений в различных областях науки и медицины, таких как биология, фармакология, онкология, неврология, иммунология и т. д. С его помощью можно изучать структуру и функцию органов и тканей, диагностировать различные заболевания, контролировать эффективность лечения, разрабатывать новые лекарства и терапии.
Однако для проведения биоимиджинга обычно требуется несколько лазерных излучателей разных цветов, что делает процесс дорогим и сложным. Поэтому ученые из КГТА предлагают создать комплексную установку на основе одного лазерного излучателя, который будет генерировать ультракороткие лазерные импульсы разной длины волны.
Для этого они используют уникальные наноматериалы — графеновые затворы, которые были специально изготовлены в лаборатории спектроскопии наноматериалов Института общей физики им. А. М. Прохорова РАН. Графен — двумерная модификация углерода, состоящая из одноатомного слоя атомов, соединенных в гексагональную решетку. Графен обладает рядом уникальных свойств, таких как высокая электропроводность, теплопроводность, прочность и гибкость.
Графеновый затвор — устройство, которое позволяет управлять электрическим полем в графене, изменяя его проводимость. Графеновые затворы позволяют контролировать частоту и интенсивность лазерных импульсов, а также фокусировать их на нужную область ткани. Таким образом, ученые смогут получать многоцветные двухфотонные флуоресцентные изображения живых тканей на глубине до нескольких сантиметров без повреждения клеток.
Ученые планируют завершить разработку лазерного прибора к концу 2023 года и протестировать его на живых объектах в сотрудничестве с биотехнологами. Они надеются, что их прибор будет полезен для медицины, фармакологии, биохимии и других наук о жизни.
- Евгения Бусина
- пресс-служба Минобрнауки РФ
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Бомбы с орбиты: почему советская технология, воскрешенная Китаем, встревожила США?
Американцы слишком долго считали свои системы раннего предупреждения лучшими на планете. Теперь......
Битва под Каневом: почему на 350 лет замолчали сокрушительную победу России?
Неудобная победа, предательство и идеология. Мы бы могли вообще не узнать об этом триумфе русского оружия...
С Ноева ковчега сняли запрет: что покажут радары на Арарате?
История, которую больше всего высмеивали ученые, неожиданно становится все более реальной...
Дикий народ чучуна: Кто наводил ужас на коренное население Сибири?
Йети? Люди-изгои? Древнее племя? Пока что вопросов больше, чем ответов...
Мрачный прогноз для США из 1995 года сбылся: в чем великий ученый Саган оказался прав?
Исследователь говорил: все плохо, но еще не все потеряно. Его советы могут реально помочь всему человечеству...
Почему их ДНК не меняется уже 42 000 лет: определен самый древний народ на планете
Три раза предки жителей Океании встречались с исчезнувшими видами людей, и это в корне изменило их гены...
Тайна «косого глаза» Венеры раскрыта: что увидела нейросеть на картинах Боттичелли?
Художник нарисовал пять портретов прекрасной Симонетты Веспуччи. И каждое полотно еще больше подтверждает страшный диагноз...
Новая вселенная внутри звезды: почему Эйнштейн мог ошибаться насчет черных дыр
Больше 20 лет эта гипотеза в буквальном смысле раздирает мир науки. Но, возможно, именно она выведет ученых из тупика сингулярности...
Снегопады в Антарктиде становятся все аномальнее: и ученые, наконец-то, знают почему?
Ученым придется пересмотреть все климатические модели Шестого континента. Кстати, снега там будет выпадать с каждым годом все больше...
Еще одна тайна майя: археологи секрет алтаря в заброшенном городе
Выяснилось, что индейцы долгие столетия продолжали исповедовать, казалось бы, давно забытый древний культ...
Марс под вопросом: что может обнулить иммунитет у космонавтов?
И почему защита организма перестает видеть микробы, выжившие в космосе?...
43 — проклятый возраст Рюриковичей: почему многие князья не переживали этот роковой рубеж?
Генетики говорят: русская династия слишком поздно поняла, что попала в ловушку «чистой» крови...
Бельгийскую разведку снова взломали: хакеры целый год качали оттуда секретные данные
Эксперты говорят: проникновение было замечено совершенно случайно. И это пугает...
Доказана жизнь на спутнике Юпитера: как же бактериям удалось добраться с Земли на Европу?
За 3,5 миллиарда лет земные бактерии могли долететь до 105 звездных систем. Так что у Европы есть все шансы на «заражение»...
Сначала Стоунхендж был... не каменным: найден прототип легендарного святилища
Доисторическая религия оказалась старше на 500 лет, чем считали ученые. И она играла огромную роль в жизни древних людей...
Кипящая дыра в Йеллоустоуне: почему геологи «проморгали» опасный инцидент?
Геологический детектив: незамеченный взрыв, неожиданный провал и далеко идущие последствия...