Специалисты Пермского политеха вместе с коллегами из московского центра передовых исследований, МГУ, Российского квантового центра и южнокорейского Университета Сонгюнгван создали первый в мире компактный прибор для обнаружения единичных наночастиц прямо на месте отбора пробы.
Как сообщили в пресс-службе Минобрнауки РФ, устройство работает с точностью до 90%.
Разработка призвана решить одну из важнейших проблем современной диагностики. Большую опасность в экологии и медицине представляют невидимые наночастицы. С одной стороны, это микропластик, который находят даже в крови человека: он вызывает хроническое воспаление и провоцирует рак. С другой — биологические маркеры, которые сигнализируют об опухоли задолго до того, как её увидит томограф. Обнаружить наночастицы можно с помощью флуоресцентной корреляционной спектроскопии, но это оборудование громоздкое, стоит миллионы рублей и привязано к лаборатории. Пока пробу везут на анализ, частицы оседают, слипаются или разрушаются, а раковые маркеры разлагаются примерно за полчаса транспортировки, что приводит к искажённым результатам, сообщает ТАСС.
Новое устройство представляет собой оптоволоконный кабель (такой же, как для интернета), на торец которого нанесена металинза — сверхтонкая пластинка из миллионов крошечных кремниевых столбиков. Каждый из них работает как миниатюрная антенна для света, улавливая и перенаправляя световые волны. Перед анализом наночастицы обрабатывают специальным красителем, чтобы они начинали светиться под лазером. Луч направляют по кабелю, металинза сжимает его в одну маленькую точку, а когда импульс попадает на обработанный объект, тот испускает ответный сигнал, который улавливается тем же кабелем и передаётся на компьютер.
Прибор умещается на ладони, не требует сложной настройки и устойчив к вибрациям. В ходе экспериментов учёные использовали светящиеся пластиковые частицы разного размера и отдельные молекулы белка. Устройство уверенно обнаруживало все эти объекты даже в сверхнизких концентрациях, когда на литр воды или крови приходилось всего несколько сотен миллионов частиц — это как найти иголку в стоге сена. Как рассказал профессор кафедры общей физики Пермского Политеха Александр Сюй, ключевым открытием стал подбор оптимальной толщины оптоволокна — 50 микрон, что составляет примерно половину толщины человеческого волоса.
