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
Контрабандисты оккупировали Восточную Африку: зачем черных муравьев тайно вывозят в Китай и Европу?
Эксперты предупреждают: такой вывоз в итоге закончится непоправимой экологической катастрофой...
В мире заканчивается речной песок: чем это грозит человечеству?
Ученые говорят, что это самая не замечаемая, а оттого опасная проблема, которая уже касается миллионов людей...
К 2060 году половина плотин в мире выйдет из строя: США — главные в черном списке
Эксперты говорят: если не принять меры, часть Соединенных Штатов может полностью опустеть...
В России снова захотели строить железную дорогу в Индию: почему не удались прошлые попытки?
Эксперты говорят: дерзкий проект мог бы принести российской казне миллиардные прибыли...
За рамками науки: дети, которые помнят свои прошлые жизни
Ученые говорят, что феномена реинкарнации нет, но факты утверждают обратное...
Кольца на деревьях раскрыли тайну гибели последней империи кочевников в Евразии
Поразительно, но падение Джунгарского ханства началось за тысячи километров от Азии, в Северной Атлантике...
Самый наглый археологический фейк в истории: итальянец 20 лет показывал туристам фальшивый амфитеатр Цезаря
Судебный процесс длилось почти десятилетие, но даже сейчас эта история очень далека от завершения...
Тайна огней Марфы, 150 лет не дававшая покоя ученым, похоже, разгадана
Болотный газ? Огни святого Эльма? НЛО? Ответ оказался намного проще и сложнее одновременно...
Немецкий ученый был главным в секретной ракетной программе: однажды он вышел из кабинета и исчез навсегда
Как операция «Дамоклов меч» пресекла главную военную операцию целого государства...
«Сувенир» от неандертальцев: секреты этих мутаций не разгаданы до конца
Они живут в ДНК 47 000 лет, но почему их совсем нет у африканцев, зато много у жителей Южной Азии...
Авокадо ежедневно меняет пол, и исследователи, наконец, выяснили, как именно
Почему селекционеры и ботаники ждали этого открытия более 100 лет?...
Этим книгам осталось жить считаные дни: кто охотится на очень редкие экземпляры, а затем уничтожает их?
Эксперты бьют тревогу: это, пожалуй, самый циничный поворот в истории книгопечатания...