Ny metod använder ljud för att se levande inuti levande celler

Anonim

Ny metod använder ljud för att se levande inuti levande celler

Vetenskap

Lynda Delacey

25 december 2016

En ny nanoskala ultraljudsteknik för bildbehandling av levande celler kan konkurrera med de optiska superupplösningsteknikerna som vann 2014 Nobelpriset för kemi. (Kredit: University of Nottingham)

Forskare från University of Nottingham (UN) har utvecklat en banbrytande teknik som använder ljud snarare än ljus för att se inuti levande celler. Den nya tekniken ger insikt i strukturen och beteendet hos celler som kan konkurrera med de optiska superupplösningsteknikerna som vann 2014 Nobelpriset för kemi.

Det brittiska lagets nya suboptiska fonon (ljud) bildteknik använder kortare än optiska våglängder ljud, som inte bär den potentiellt skadliga höglönsbelastningen som är inneboende i ljuset. Den nya formen av suboptisk fonon (ljud) bildbehandling ger ovärderlig information om levande cellers interna funktion, gjord i en skala och detaljnivå som aldrig uppnåtts tidigare enligt FN.

"Människor är mest kända med ultraljud som ett sätt att titta inuti kroppen - i enklaste termer har vi konstruerat det till den punkt där det kan se inuti en enskild cell, " säger forskare professor matt clark. "Nottingham är för närvarande den enda platsen i världen med denna förmåga. "

Konventionell optisk mikroskopi, som använder ljus för att se inuti celler, har begränsningar. Detta beror på att storleken på det minsta objektet du kan se är begränsat av storleken på ljusets våglängd.

För biologiska prover kan våglängden inte vara kortare än den blå ljusänden av spektret, eftersom blått ljus har den kortaste användbara våglängden innan det finns risk för skador på celler. (Och även den här konventionella visdomen - det blå ljuset är säkert för levande vävnad - är föremål för debatt just nu.)

Risken för skador orsakas av det faktum att ljusvågor avger mer energi när ljusvågen förkortas.

Lätta våglängder som är ännu kortare än blått ljus rör sig in i ultraviolettänden av spektret. Den energi som bärs med fotoner som utgör ultraviolett ljus är så hög att det kan skada cellerna genom att förstöra de bindningar som håller de biologiska molekylerna ihop.

Även optisk superupplösning avbildning har begränsningar, eftersom de fluorescerande färgämnena det kräver är ofta toxiska och tekniken kräver stora mängder ljus och tid för att observera och rekonstruera en bild - som också skadar celler.

Till skillnad från ljus avger ljudvågor inte skadlig energi. Det betyder att de brittiska forskarna kan använda mindre våglängder och se mindre saker vid högre upplösningar, utan att skada cellbiologin.

Detta möter ett pressande behov av att studera viktig mekanisk och strukturell information i levande celler som hittills har varit bortom räckvidden för konventionella mikroskop. Tekniken kräver ingen ytterligare fläckar eller kemiska medel för att skapa bilder av cellstrukturen.

"En bra sak är att ultraljud i cellerna, som ultraljud i cellerna, inte orsakar skador och kräver inga giftiga kemikalier att fungera, " tillägger professor Clark. "På grund av detta kan vi se inuti celler som en dag kan sättas tillbaka i kroppen, till exempel som stamcellstransplantationer. "

Du kan läsa mer om tekniken i tidskriften Scientific Reports .

Källa: University of Nottingham

En ny nanoskala ultraljudsteknik för avbildning av levande celler kan konkurrera med de optiska superupplösningsteknikerna som vann 2014 Nobelpriset för kemi. (Kredit: University of Nottingham)