Ученые из США разработали способ, который позволяет рассмотреть тонкую структуру, детали и химический состав человеческой клетки в высоком разрешении, сообщает Институт передовых наук и технологий Бекмана.

Описание метода появилось в журнале PNAS.

Один из способов, чтобы рассмотреть клетку, – это оптическая микроскопия (которая включает в себя несколько методов): на образец направляют видимый свет либо ультрафиолетовые лучи и могут рассмотреть его при большом увеличении. Но есть и другие методы – например, метод химической визуализации, в которой используется инфракрасное излучение.

Когда на клетку воздействуют ИК-излучением, ее температура повышается, и она расширяется. Более теплые объекты излучают более сильные ИК-сигналы, холодные – наоборот. То же самое происходит и внутри клетки, где молекулы каждого типа поглощают инфракрасный свет с немного отличающейся длиной волны и излучают уникальный химический сигнал.

Исследователи интерпретируют ИК-волны с помощью детектора сигнала: крохотного «луча», прикрепленного к микроскопу, с тонким наконечником, который царапает поверхность клетки, как наноразмерная игла на виниловом проигрывателе.

Тем не менее, у этого способа есть существенный недостаток. По мере расширения клетки (при сильном ИК-излучении) движение детектора сигналов становится больше и создает «шум»: так называемые статические помехи, которые мешают точным химическим измерениям. Если бы мы поймали волну радиостанции с помехами и попытались сделать музыку громче, помехи тоже стали бы громче. Так и здесь.

Но ученые из Института передовых наук и технологий Бекмана смогли улучшить метод химической визуализации и избавиться от этого «шума». Они отделили ИК-сигнал от движения детектора и потому смогли усиливать его, не затрагивая детектор.

Вместо того чтобы пытаться «очистить» максимально сильный ИК-сигнал, исследователи начали экспериментировать с самым слабым сигналом, с которым они могли справиться, гарантируя, что они могут эффективно реализовать свое решение, прежде чем увеличивать мощность сигнала.

В результате ученые смогли получить изображения структуры и молекулярного состава клеток модели рака в высоком разрешении в наномасштабе — в срезах образцов толщиной 100 нм. Примечательно, что для этого метода не требуются флуоресцентная маркировка или окрашивание молекул.