Ny teknologi giver mere præcis visning af de mindste nanopartikler

Nuværende state-of-the-art teknikker har klare begrænsninger, når det kommer til billeddannelse af de mindste nanopartikler, gør det svært for forskere at studere vira og andre strukturer på molekylært niveau.

Forskere fra University of Houston og University of Texas M.D. Anderson Cancer Center har rapporteret i Naturkommunikation en ny optisk billeddannelsesteknologi til objekter i nanoskala, afhængigt af uspredt lys for at detektere nanopartikler så små som 25 nanometer i diameter. Teknologien, kendt som PANORAMA, bruger en glasplade dækket med guld nanodiske, gør det muligt for forskere at overvåge ændringer i transmissionen af ​​lys og bestemme målets egenskaber.

PANORAMA har fået sit navn fra Plasmonic Nano-aperture Label-free Imaging (PlAsmonic NanO-apeRture Label-free imaging), betegner teknologiens nøglekarakteristika. PANORAMA kan bruges til at detektere, tælle og bestemme størrelsen af ​​individuelle dielektriske nanopartikler.

Wei-Chuan Shih, professor i elektro- og computerteknik ved UH og tilsvarende forfatter til papiret, sagde det mindste gennemsigtige objekt et standard mikroskop dåsebillede er mellem 100 nanometer og 200 nanometer. Det er primært fordi - ud over at være så små - de ikke reflekterer, absorbere eller "sprede" nok lys, hvilket kunne gøre det muligt for billeddannelsessystemer at registrere deres tilstedeværelse.

Mærkning er en anden almindeligt anvendt teknik; det kræver, at forskere ved noget om den partikel, de studerer - at en virus har et spidsprotein, for eksempel - og udvikle en måde at mærke den funktion med fluorescerende farvestof eller en anden metode for nemmere at detektere partiklen.

"Ellers, det vil fremstå lige så usynligt som en lille støvpartikel under mikroskopet, fordi den er for lille til at opdage, " sagde Shih.

En anden ulempe? Mærkning er kun nyttig, hvis forskere allerede ved i det mindste noget om den partikel, de vil studere.

"Med PANORAMA, du behøver ikke at lave mærkningen, " sagde Shih. "Du kan se det direkte, fordi PANORAMA ikke er afhængig af at detektere det spredte lys fra nanopartiklerne."

I stedet, systemet gør det muligt for observatører at detektere et gennemsigtigt mål så lille som 25 nanometer ved at overvåge lystransmission gennem den guld-nanodisk-belagte glasplade. Ved at overvåge ændringer i lyset, de er i stand til at opdage de nærliggende nanopartikler. Det optiske billeddannelsessystem er et standard lysfeltsmikroskop, der almindeligvis findes i ethvert laboratorium. Der er ikke behov for lasere eller interferometre, som er påkrævet i mange andre etiketfri billeddannelsesteknologier.

"Størrelsesgrænsen er ikke nået, ifølge dataene. Vi stoppede ved 25 nm nanopartikler, simpelthen fordi det er den mindste polystyren nanopartikel på markedet, " sagde Shih.