Квантовый микроскоп поможет заглянуть внутрь живых клеток

Комбинируя квантово-механические причуды света с техникой, называемой фотонной силовой микроскопией, ученые теперь могут исследовать подробные структуры внутри живых клеток, как никогда раньше. Эта способность может привести к фокусированию ранее невидимых процессов, и помочь биологам лучше понять, как работают клетки. Фотонная силовая микроскопия аналогична атомно-силовой микроскопии, где остроконечная игла используется для сканирования поверхности очень небольшой клетки такой, как ДНК. Вместо того чтобы проверить иголки, исследователи использовали чрезвычайно крошечных жировые гранулы (около 300 нанометров в диаметре), чтобы наметить поток цитоплазмы внутри клеток с высокой точностью.

Для того чтобы увидеть, где эти микроскопические частицы жира были, они использовали лазер на них. Здесь исследователи должны полагаться на то, что известно как выжатый свет. Фотоны света по своей природе шумные и из-за этого, частицы света лазерного луча не все ударят детектором одновременно. Существует небольшая случайность их прибытия, что делает его для нечеткого изображения. Но сжатый свет использует квантово-механические приемы, чтобы уменьшить этот шум и прояснить пушистость.

"Люди лучше всего знакомы с ультразвуком, как способ заглянуть внутрь тела в простейших терминах, которые сконструированы его до точки, где она может заглянуть внутрь отдельной клетки. Ноттингем, в настоящее время, является единственным местом в мире с этой возможностью, "сказал профессор Мэтт Кларк, который способствовал изучению. В обычной оптической микроскопии, которая использует свет (фотоны), размер наименьшего объекта, которые вы можете увидеть ограничена длиной волны.

Для получения биологических образцов, длина волны не может быть меньше, чем у синего света, поскольку энергия, переносимая на фотоны света в ультрафиолетовой области спектра настолько высока, что она может разрушить связи, удерживающие биологические молекулы вместе, повреждающие клетки. Оптическое изображение также имеет определенные ограничения в биологических исследованиях. Это происходит потому, что флуоресцентные красители, которые он использует, часто являются токсичными, и он требует огромного количества света и времени, чтобы наблюдать и восстановить изображение, которое наносит ущерб клеткам.