Сегодня 18 сентября 2026
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Наноантенны многократно усилили яркость свечения живых клеток — это поможет увидеть активность мозга и не только

Учёные Технологического университета Делфта (Delft University of Technology) разработали плазмонные наноантенны, которые способны усиливать флуоресценцию белков непосредственно в живых клетках млекопитающих. Это важно для наблюдения за активностью живых организмов в режиме реального времени, что позволяет изучать саму жизнь и её процессы во всём многообразии.

 Источник изображения: Delft University of Technology

Источник изображения: Delft University of Technology

Уже давно созданы генномодифицированные белки, которые могут светиться в живых клетках просто так и как отклик на химическую и электрическую активность клеток. Такие белки, например, синтезируются в клетках головного мозга мышей. В таком случае по свечению белков можно отслеживать реакцию мышей на раздражители без вживления в их мозг имплантов и зондов, что меньше травмирует зверьков и даёт больше информации об их поведении. Но исследователям часто не хватает яркости такого свечения и чувствительности белков к электрическим импульсам нервной системы, чтобы визуализация процессов была чётче и полнее.

В новой работе учёные показали, что можно создать своеобразные наноантенны, расположение которых в непосредственной близости от белков, увеличивает интенсивность их флуоресценции до шести раз, причём клетки остаются живыми и продолжают нормально функционировать. Ранее подобные наноантенны применялись для усиления свечения в неживом окружении, но идея оказалась рабочей также для органики.

В качестве наноантенн исследователи использовали золотые нанозвёзды — плазмонные наночастицы со сложной геометрией, способной концентрировать электромагнитное поле в нанометровой области вокруг поверхности. При освещении лазером в частице возбуждаются локализованные поверхностные плазмоны, создающие сильное оптическое ближнее поле. Если флуоресцентный белок оказывается достаточно близко к такой структуре, изменяется его взаимодействие со светом: увеличивается эффективность возбуждения и скорость излучения фотонов.

Ключевой инженерной задачей было подобрать форму и размеры частиц, обеспечить их химическую стабильность и добиться правильного расположения относительно мембранных белков. Именно контролируемое нанометровое сопряжение антенны с флуорофором позволило перенести хорошо известный эффект усиления флуоресценции одиночных молекул в живую клетку не навредив ей.

Однако наиболее неожиданным результатом стало не только увеличение яркости. Белок QuasAr6a стал примерно в десять раз быстрее реагировать на изменения напряжения на мембране. Исследователи связывают это с тем, что плазмонная структура воздействует не просто на интенсивность свечения, а на фотохимический цикл самого белка. Исследователи считают, что усиленное оптическое ближнее поле изменяет скорости переходов между состояниями белка, одновременно повышая скорость испускания фотонов и ускоряя его динамику.

Последнее крайне важно для регистрации быстрых сигналов в синапсаех, на что у генномодифицированного белка не хватало разрешения по времени. Все предыдущие работы по модификации генов светящегося белка так и не смогли повысить его яркость и разрешение, с чем легко справились наноантенны. Инженеры победили генетиков. Но польза от этого огромная — высокочувствительный комплекс из белка с наноантенной позволит с большей детализацией проследить за активностью головного мозга млекопитающих (мышей) и даже за органами глубоко в тканях грызунов, что раньше было трудноосуществимо, но с новыми наноантеннами станет посильной задачей.

Было интересно? Скажите об этом Google, чтобы чаще получать ссылки на наши новости про окружающая среда

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
«Воровство беспрецедентных масштабов»: OpenAI и Microsoft признали, что ИИ построен на краже данных и неумолимо разрушает интернет 36 мин.
AAA по цене AA: раскрыт бюджет вампирской ролевой игры The Blood of Dawnwalker от ведущих разработчиков The Witcher 3 и Cyberpunk 2077 40 мин.
Более трёх миллионов игроков добавили амбициозный китайский боевик Phantom Blade Zero в список желаемого 2 ч.
Rebel Wolves услышала фанатов — The Blood of Dawnwalker получит режим «Новая игра +» 3 ч.
Эффектное, но утомительное приключение: критики вынесли вердикт Control Resonant 4 ч.
Внедрение «водяных знаков» может сделать поведение ИИ-моделей непредсказуемым 5 ч.
У всех ИИ-агентов для программирования нашлась опасная уязвимость — вредоносный код запускается без участия пользователя 8 ч.
Гендиректор Twitch рассказал, когда разработчики GTA VI выпустят GTA Online 2 9 ч.
Системы OpenAI взломали при помощи ИИ-моделей Anthropic 10 ч.
Демоверсия хардкорного скоростного шутера Hmur от российского разработчика-одиночки вышла в Steam, но ненадолго 10 ч.
США строят фабрики для чипов, но работать на них некому — к 2030 году отрасли будет не хватать 157 000 специалистов 3 ч.
Шотландия де-факто ввела временный мораторий на новые ЦОД гиперскейл-уровня 3 ч.
Видеокарта с аниме-амбассадором: Palit представила GeForce RTX 5060 Ti RiTONA OC 3 ч.
OpenAI всерьёз взялась за роботов — компания набирает десятки инженеров и обещает им до $500 000 в год 4 ч.
ИИ-ускорители Huawei Ascend 960DT с 288 Гбайт памяти выйдут в начале 2027 года 4 ч.
Вглубь и вширь: Cornelis анонсировала архитектуру Active Compute Fabric 4 ч.
Китайский ИИ ещё не научился зарабатывать как американский — DeepSeek, Alibaba и ещё пять разработчиков вместе не догнали OpenAI и Anthropic 4 ч.
Schneider Electric представила 2,5-МВт силовые модули для ИИ ЦОД, сокращающие время монтажа 5 ч.
Rune Energy привлекла $40 млн на развитие своих модульных ЦОД на солнечной энергии 5 ч.
Представлен дизайнерский смартфон Tecno Pova 8 Pro 5G Tonino Lamborghini Limited Edition 5 ч.