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
Раскрыта главная тайна антарктического льда: ученые узнали, как и кем была взломана природная защита Шестого континента
Похоже, той Антарктиде, которую мы знаем, приходит конец. Впрочем, это не точно...
Древнеримский артефакт переписывает историю Америки: Колумб был не первым?
Почему находка из индейской могилы почти 100 лет вызывает ожесточенные споры среди археологов и историков?...
Тайна гибели сибирского «Титаника»: почему некоторые детали катастрофы 1921 года неизвестны даже сейчас?
Поразительно, но тогда судьи единогласно оправдали капитана парохода. Так кто же тогда был виновником этого страшного происшествия?...
Еще раз об убийстве Андрея Боголюбского: что рассказали кости погибшего князя?
Профессор судебной медицины поправил историков и выявил неточности древних летописей...
Японец 26 лет ждал, пока раскроют убийство его жены. Часть 2. Расплата
Как наука отменила срок давности у преступления? И какая тайна осталась не раскрытой?...
Японец 26 лет ждал, пока раскроют убийство его жены
Как новейшие технологии помогли сдвинуть с места нераскрываемое дело...
Главный секрет человеческого дыхания: ученые рассказали, почему мы дышим «вахтовым методом»
Эксперты предупреждают: из-за особенности организма многие люди не смогут попасть в космос. Но решение все-таки есть...
Жители Анд переписали свою ДНК: почему горные индейцы пьют ядовитую воду, но чувствуют себя при этом хорошо?
По словам ученых, эволюция сделала красивый и хитрый ход. И это не иммунитет к токсинам, а нечто другое, более интересное...
43 000 черепков открыли тысячелетние тайны Древнего Египта
Почему глиняная библиотека Атрибиса потрясла весь археологический мир?...
Ядерный взрыв на Луне: для чего советские ученые хотели провести такой грандиозный эксперимент?
Зачем России атомный реактор на Луне и как он поможет нам добраться до Венеры?...
Почему эти меры не спасут Антарктиду: пять проектов по спасению ледников оказались провалом
Эксперт жестко проанализировал самые популярные программы по сохранению льда на Шестом континенте. Увы, они оказались невыполнимой фантастикой, причем опасно...