Наличие опасных бактерий в жидкости можно определить, используя законы физики.

Экспериментальная установка для обнаружения бактерий с помощью оптического сенсора, разработанного на физическом факультете МГУ им. М. В. Ломоносова, и её схема. Для проверки прототипа прибора используются микрочастицы из полистирола диаметром около 9 мкм. Испытуемый раствор помещают в стеклянную ячейку. Луч зелёного лазера падает на её стенку таким образом, чтобы его траектория проходила через область, наблюдаемую в микроскоп с 500-кратным увеличением. В результате получают изображение попавших в наблюдаемую область наночастиц: благодаря рэлеевскому рассеянию они выглядят как светлые точки на тёмном фоне.

Наличие опасных бактерий в жидкости можно определить, используя законы физики. Причём неважно, какие именно это бактерии, каков их размер и сколько их. Для этого достаточно воспользоваться биосенсором, разработанным на физическом факультете МГУ им. М. В. Ломоносова. Биосенсор основан на эффекте Рэлея — рассеянии света на объектах, размеры которых меньше длины волны света. Изобретатели использовали также тот факт, что наночастицы в жидкости подвержены броуновскому движению. Скорость смещения частицы при броуновском движении зависит от её размеров, то есть изменение траектории частицы может свидетельствовать об изменении её величины.

Вооружившись знаниями об этих двух эффектах, специалисты физического факультета МГУ разработали тест-систему для выявления бактерий в жидкостях. Они использовали коллоидный раствор золотых частиц размером 25 нм, которые способны связываться с антителами — белками, вырабатываемыми иммунной системой организма. В свою очередь антитела связываются с мембранными белками бактерий — антигенами. Таким образом, размер золотых частиц изменяется при наличии в растворе микроорганизмов, а значит, изменяется их скорость и траектория движения. Чтобы визуализировать частицы, достаточно осветить их лучом лазера с длиной волны больше, чем размер самих частиц. Наблюдатель с помощью оптического микроскопа может видеть светлые точки на тёмном фоне благодаря эффекту Рэлея...

№11, 2019