Сегодня 31 октября 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 🔥
Apple Intelligence на следующей неделе доберётся до Китая — с Qwen от Alibaba, но без новой Siri 10 ч.
Новая статья: Gears of War: E-Day — как заводилась бензопила. Рецензия 20 ч.
Глава Anthropic призывал замедлить развитие ИИ, но сам не собирается сбавлять обороты 22 ч.
Симулятор кошачьего завода «Мурзавод» от создателей «Русы против ящеров» готовится к первой смене — новый трейлер и дата выхода 22 ч.
Anthropic запретила клонировать игры в Claude Code — это может ударить даже по легальным проектам 24 ч.
В официальный Claude Code подсадили троян — под угрозой компьютеры вайб-кодеров на Windows, Linux и macOS 30-10 19:45
Звёздные войны: авторитетный инсайдер объяснил, почему на самом деле Electronic Arts закрыла BioWare и отменила Mass Effect 5 30-10 18:52
Crimson Desert стала ещё больше — в продажу поступило масштабное дополнение Charting the Unknown 30-10 14:07
Marvin Mode, фоторежим, редактор модов и не только: для Gothic 1 Remake вышло первое контентное обновление 30-10 12:01
Во всём виноваты «котики»: новый алгоритм и кошачьи кубиты приблизили квантовый взлом биткоин-кошельков 30-10 11:28
Подорожают и камеры: Canon готовится переложить рост затрат на покупателей 7 ч.
Инвесторы отрезали OpenAI от денег — компания не собрала и половины от $30 млрд, на которые рассчитывала 10 ч.
GeForce RTX 5080 исчезла из интернет-магазина Nvidia — в рознице за неё просят уже больше $2000 10 ч.
Поставки процессоров для смартфонов рухнули на 21 % — но Apple и Samsung это на руку 10 ч.
Паника на ИИ-рынке не пощадила Nvidia — Apple снова стала самой дорогой компанией мира 11 ч.
Альтман: наличие оперативной памяти в ПК «довольно ужасно» — в ИИ ЦОД она была бы полезнее 19 ч.
Neuralink подключила Grok к мозгу человека — искусственный разум помог живому вернуть общение с людьми 21 ч.
Представлена отвёртка с ИИ — она сама найдёт нужную биту и поможет её найти 21 ч.
Alphabet не оправдала ожиданий инвесторов по выручке и прибыли — акции упали на 12 % 21 ч.
Акции Intel обрушились более чем на 30 %, несмотря на отличные продажи серверных CPU 21 ч.