Ученые Пермского Политеха совместно с коллегами из Московского центра передовых исследований, МГУ имени М.В. Ломоносова, Российского квантового центра и Университета Сонгюнгван в Южной Корее создали первый в мире компактный прибор на основе оптоволокна и металинзы, который способен обнаруживать единичные наночастицы прямо на месте отбора пробы. Точность устройства достигает 90%. Об этом «Газете.Ru» рассказали в пресс-службе образовательного учреждения.
Разработка предназначена для поиска микропластика и биологических маркеров рака. Сегодня обе эти задачи требуют сложного лабораторного оборудования стоимостью в миллионы рублей. Обычно образцы воды или крови приходится перевозить в лабораторию, но за это время частицы могут разрушаться, оседать на стенках пробирки или слипаться, искажая результаты анализа.
Особенно критично это для диагностики онкологических заболеваний. Некоторые биомаркеры, например внеклеточные везикулы — микроскопические пузырьки, которые клетки выделяют в кровь, — способны разрушаться уже через полчаса транспортировки.
В основе новой технологии лежит метод флуоресцентной корреляционной спектроскопии. Наночастицы предварительно обрабатывают красителем, после чего они начинают светиться под действием лазера. Свет проходит по оптоволоконному кабелю, а специальная металинза — сверхтонкая пластинка из миллионов кремниевых элементов — сжимает луч в одну точку.
Когда лазер попадает на частицу, та испускает ответный сигнал, который улавливается тем же кабелем и передается на компьютер для анализа.
Для проверки работы прибора исследователи использовали светящиеся пластиковые частицы разного размера и отдельные белковые молекулы.
«Прибор уверенно обнаруживал все эти объекты. Он справлялся даже в сверхнизких концентрациях — когда на литр воды или крови приходилось всего несколько сотен миллионов частиц. Это как найти иголку в стоге сена», — рассказал профессор кафедры общей физики ПНИПУ Александр Сюй.
Ключевым оказалось правильное соотношение толщины оптоволокна. По словам ученых, оптимальным стал диаметр в 50 микрон — примерно половина толщины человеческого волоса.
Устройство помещается на ладони и устойчиво к вибрациям. Во время испытаний исследователи переносили прибор, сгибали кабель и работали с ним прямо в руках — при этом результаты оставались стабильными. Сравнение с лабораторными микроскопами показало точность на уровне 85–90%.
Авторы работы считают, что в будущем технология позволит проводить экспресс-анализ прямо на месте — например, на берегу реки, на производстве, в машине скорой помощи или районной поликлинике. Это поможет быстрее обнаруживать загрязнение микропластиком и диагностировать опасные заболевания на ранних стадиях.
Ранее в России создали программу для удешевления производства метанола из газа на месторождениях.