Гиперлинзы из натурального кристалла позволяют видеть вирусы на поверхности клеток

Исследование Университета Вандербильта и других учреждений-участников привели к созданию новой технологии линзирования, которая позволяет учёным рассматривать живые клетки в их естественной среде. Новый объектив настолько мощный, что он даёт возможность исследователям обнаружить небольшой вирус на поверхности живой клетки. Это замечательное решение было найдено благодаря достижениям в области гиперлинзинга — метода создания линз с возможностью захвата объектов, меньших по размерам длины волны света.

До этого можно было просматривать объекты в наномасштабе, используя такие технологии, как электронные или атомные сканирующие микроскопы. Однако применение этих технологий было непомерно дорогим, поскольку они могли работать только в высоком вакууме, к тому же в них происходила бомбардировка образцов вредным излучением. Поэтому исследования подобными методами могли производиться только с умерщвлёнными клетками, и с их помощью невозможно было рассматривать живые наноразмерные объекты в их естественной среде.

Законы физики не позволяют традиционным объективам рассматривать объекты, меньшие по размерам длины волны света. Этот барьер, известный как «дифракционный предел», не позволяет отображать объекты, размером менее примерно 3250 нанометров. Снижение этого барьера связано с применением метаматериалов с отрицательным коэффициентом преломления, метаматериал, разработанный исследовательской группой, способен захватывать изображения предметов размером до 30 нанометров.

Для сравнения — человеческие волосы имеют диаметр от 80 тысяч до 100 тысяч нанометров.

В гиперлинзах используются нанокристаллы из гексагонального нитрида бора (hBN), природного кристалла. Ранее разработанные линзы на этом материале, могли отобразить такие объекты, как даже самые маленькие известные бактерии. Новое исследование привело к десятикратному улучшению возможностей обработки изображений, в результате чего учёные смогли рассмотреть многие вирусы, размер которых может варьироваться от 20 нм до 400 нм.

Поскольку способность гиперлинз рассматривать мелкие объекты объединена с безвредным характером техники визуализации, теперь исследователи приобрели возможность рассматривать клеточные процессы в их естественной среде, что, несомненно, приведёт к значительным достижениям в медицине и биологии. Возможность просмотра процессов проникновение вируса в клетку, может предоставить исследователям новые возможности для борьбы с ними или увидеть, как иммунная система работает на клеточном уровне.

Учёные уверены, что их результаты могут быть ещё улучшены благодаря дальнейшим исследованиям с использованием более крупных кристаллов. Пока техника гиперлинз работает на очень мелких кристаллах очищенного hBN.