Российские ученые создали микроскоп, "видящий" объект и снаружи, и внутри

Сотрудники Лаборатории нано-биоинженерии Инженерно-физического института биомедицины в соавторстве с коллегами из Национального медицинского исследовательского центра трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова, ИБХ РАН, МФТИ, компании "Снотра" и Реймского университета Шампань-Арденн (Франция) предложили оригинальный подход к наномасштабному 3D-анализу материалов, успешно опробовав его на инновационной установке собственного производства. Статья о проведённом исследовании опубликована в журнале Ultramicroscopy.

Общий вид созданной установки в лабораторных условиях (НИЯУ МИФИ)

Авторам удалось соединить в одном устройстве все преимущества различных современных подходов к наномасштабным измерениям: сканирующей зондовой микроскопии (анализ поверхности и физических параметров объекта), оптической микроспектроскопии (химическое картирование и определение оптических свойств), а также нанотомографии (точная 3D-визуализация внутренней структуры объекта на основе множества рентгеновских снимков). Такая комбинация методов позволяет, вдобавок к высококачественным 3D-изображениям наноразмерных областей материала, одновременно регистрировать в этих же областях пространственное распределение его механических, электрических, оптических и химических свойств (например, эластичность, проводимость, намагниченность).

Пример данных наномасштабного анализа, полученных при комбинации методов 3D-сканирующей зондовой нанотомографии и оптической микроскопии

Cоздатели успешно протестировали свою разработку в комплексном исследовании флуоресцентно-меченных полимерных микросфер, используемых в современной иммунодиагностике, как для многопараметрической детекции маркеров различных заболеваний, так и в персонализированной медицине для детекции таких редких событий, как появление циркулирующих раковых клеток и микрометастаз.

Система для комплексного трехмерного анализа наноматериалов Слева вверху – эскиз комбинированной системы 3D-сканирующей нанотомографии и оптической микроскопии. Справа вверху – схема прибора, включающего в себя конфокальное устройство, объектив и систему 3D-сканирующей нанотомографии. Внизу – общий схематический вид комбинированной системы (в разрезе).

Как отмечает ведущий учёный ЛБНИ НИЯУ МИФИ, доктор химических наук, профессор Игорь Набиев: "Этот инструментальный подход сохраняет все преимущества сканирующий микроскопии и оптической микроспектроскопии, позволяя получать многопараметрическую 3D-характеристику при эффективном сочетании обеих методик. Результаты исследования могут быть использованы для успешного  преобразования из 2D- в 3D-форму данных анализа, получаемых с использованием большинства методов оптической зондовой наноскопии, реализуемой современными приборами высокого разрешения".

Данная разработка может применяться для комплексного анализа образцов биологических тканей. Кроме того, она открывает новые возможности в области контроля качества при создании бездефектных наноматериалов,  систем адресной доставки медикаментов с использованием нано-размерных "контейнеров", а также при решении проблем нанобезопасности и связанных с ними задач определения проникновения наночастиц в различные органы и ткани живого организма.

https://ria.ru/science/2017090...