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
3700-летний вирус, спрятанный в средневековых книгах, только что убил 500 тысяч животных
Сколько еще патогенов дремлет в библиотечных хранилищах Европы и России, точно не скажет ни один ученый...
«Этого не должно происходить»: что ученые нашли в облаках Венеры
Там возможны абсолютно другие, просто невероятные формы жизни. И эксперименты это доказали...
Молилась и убивала: какой диагноз ставят Салтычихе психиатры и психологи?
Ученые говорят: феномен жестокости самой страшной помещицы России разгадан, но......
Супервспышка-1947: тогда Земля избежала триллиона бомб. Но успокоилось ли Солнце?
Астрофизики говорят, что нам очень повезло со звездой. Но шансы на глобальную катастрофу все-таки есть...
Карта 1587 года и Ноев ковчег: почему место совпало с раскопками на Арарате?
Длина «судна», кстати, тоже совпала, и это не может не настораживать...
«Выстрел» прямо в Землю: астрономы обнаружили черную дыру, выбрасывающую струю в сторону нашей планеты
Ученые рассказали, как это поможет разгадать важную космическую тайну...
Камчатка 1000 лет назад: археологи заглянули в исчезнувший мир из космоса
Предков этих людей изгнало мощное извержение вулкана, но через столетия они вернулись в родные земли...
Жизнь за пределами Земли: что рассказала ученым межзвездная комета 3I/ATLAS?
Объект настолько древний, что его возраст крайне сложно представить. И это не единственная загадка пришельца из глубокого космоса...
Нашли тайную комнату в гробнице Тутанхамона: почему там может быть Нефертити?
Если гипотеза подтвердится, это будет крупнейшее археологическое открытие современной эпохи...
Поделили Москву на «зоны влияния»: генетики рассказали, как живут крысиные «народы» столицы
Почему московские грызуны оказались «неуязвимыми мутантами» и зачем им реки для жизни?...
Астрономы поймали сигнал из космоса: пришельцы или помеха?
И почему главная проблема в том, что мы мастерски сами себе мешаем за пределами Земли?...
928 разбросанных костей в Гёбекли-Тепе: спустя 30 лет раскопок тайна древнейшего храма наконец-то раскрыта
Однако археологи признаются: от открытия им проще не стало. Напротив, все еще больше запуталось...
Черная смерть — двигатель прогресса: как эпидемия чумы в корне поменяла ход истории в Европе
Неожиданно: книгопечатание, отмена крепостного права, раскол западного христианства — это лишь немногие последствия пандемии...
Тихий океан стал вести странно: молодая вода быстро стареет, а старая, наоборот, молодеет. В чем причина?
Особенно страдает северная часть океана. Но и есть хорошая новость...
Не хуже Тутанхамона: почему сокровища забытых цариц из Ассирии поразили ученых?
Особенно загадочной оказалось гробница II, причем ее тайна до конца не раскрыта и по сей день...
Таинственные пещерные иероглифы в Мексике раскрывают давно потерянную письменность
Оказалось, что разгадки лучше всего искать не в городах, а на склонах гор в глуши...