Сегодня 30 августа 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 🔥
Новая статья: Mortal Shell 2 — вдвое больше. Рецензия 9 ч.
Следующая жертва ИИ — актёры: в Китае их массово заменяют цифровыми двойниками 14 ч.
Бигтехи теряют доверие людей — ИИ, соцсети и наступление ЦОД всё чаще вызывают страх и недовольство 16 ч.
В роботах Unitree нашли опасную уязвимость, через которую можно поднять «восстание машин» 22 ч.
Google изменила политику по борьбе со спамом в ЕС, чтобы избежать антимонопольного штрафа 24 ч.
Раннюю версию DLSS 5 уже адаптировали для видеокарт GeForce RTX 4000 29-08 00:36
Новая статья: Были демоны, но они самоликвидировались: история серии Onimusha 29-08 00:00
Спасительный патч для Dragon’s Dogma 2 получил дату выхода — улучшения производительности и лечение от драконьей чумы задержатся 28-08 23:07
The Witcher 4 не пошла по пути Cyberpunk 2077 — CD Projekt Red рассказала о прогрессе разработки амбициозной RPG 28-08 20:42
Rockstar подтвердила 30 кадров/с в GTA VI, а надежда на 60 кадров/с практически мертва 28-08 19:34
И всё-таки вместе: Honda и Nissan договорились о совместной разработке ПО для автомобилей 34 мин.
Всё лучшее — детям: глава Nvidia поручил своим дочери и сыну руководство проектами в сфере робототехники 2 ч.
При удалении радиоактивных материалов в Фукусиме будут активно задействованы роботы с ИИ 2 ч.
SpaceX провела полномасштабный огневой тест двигателей ускорителя Super Heavy — 14-й полёт не за горами 12 ч.
Робоутка за $399 покорила сердца разработчиков — за сутки её заказали на $2,6 млн 12 ч.
После анонса GTA VI из американской розницы исчезли Sony PlayStation 5 Pro, а спекулянты взвинтили цены 15 ч.
Наноантенны многократно усилили яркость свечения живых клеток — это поможет увидеть активность мозга и не только 15 ч.
Ubiquiti выпустила карманный маршрутизатор UniFi Travel Router Long-Range за €89 18 ч.
Пропускная способность оптических модулей XPO вырастет вдвое — до 25,6 Тбит/с 18 ч.
Следующая Xbox будет не одной консолью — Microsoft готовит целое семейство 19 ч.