Ny ultralydsteknik er den første til at billedet inde i levende celler

Forskere ved University of Nottingham har udviklet en gennembrudsteknik, der bruger lyd frem for lys til at se inde i levende celler, med potentiel anvendelse i stamcelletransplantationer og kræftdiagnose.

Den nye nanoskala ultralydsteknik bruger kortere end optiske bølgelængder af lyd og kan endda konkurrere med de optiske superopløsningsteknikker, der vandt Nobelprisen i kemi 2014.

Denne nye form for sub-optisk phonon (lyd) billeddannelse giver uvurderlige oplysninger om strukturen, mekaniske egenskaber og adfærd for individuelle levende celler i en skala, der ikke er opnået før.

Forskere fra gruppen Optik og Fotonik ved Det Tekniske Fakultet, University of Nottingham, står bag opdagelsen, som er offentliggjort i papiret 'High resolution 3D-billeddannelse af levende celler med suboptiske bølgelængdefononer' i tidsskriftet Videnskabelige rapporter .

"Folk kender mest til ultralyd som en måde at se ind i kroppen - på de enkleste vilkår har vi konstrueret det til det punkt, hvor det kan se inde i en individuel celle. Nottingham er i øjeblikket det eneste sted i verden med denne evne, "sagde professor Matt Clark, der har bidraget til undersøgelsen.

Ved konventionel optisk mikroskopi, som bruger lys (fotoner), størrelsen på det mindste objekt, du kan se (eller opløsningen) er begrænset af bølgelængden.

For biologiske prøver, bølgelængden kan ikke blive mindre end den for blåt lys, fordi energien transporteret på fotoner af lys i ultraviolet (og kortere bølgelængder) er så høj, at den kan ødelægge de bindinger, der holder biologiske molekyler sammen og beskadiger cellerne.

Optisk superopløsning har også tydelige begrænsninger i biologiske undersøgelser. Dette skyldes, at de fluorescerende farvestoffer, det bruger, ofte er giftige, og det kræver enorme mængder lys og tid til at observere og rekonstruere et billede, der er skadeligt for celler.

I modsætning til lys, lyd har ikke en høj energi nyttelast. Dette har gjort det muligt for Nottingham -forskerne at bruge mindre bølgelængder og se mindre ting og komme til højere opløsninger uden at beskadige cellebiologien.

"En stor ting er, at som ultralyd på kroppen, ultralyd i cellerne forårsager ingen skade og kræver ingen giftige kemikalier for at fungere. På grund af dette kan vi se inde i celler, der en dag kan blive sat tilbage i kroppen, for eksempel som stamcelletransplantationer, "tilføjer professor Clark.