Ученые из Манчестера создали самый мощный оптический микроскоп в мире, который поможет разобраться в причине возникновения многих вирусных заболеваний.

Предельное разрешение обычного оптического микроскопа – около 200 нанометров в видимом спектре - ограничено явлением дифракции Фраунгофера на линзе. Свет не распространяется строго прямолинейно, и если размеры предмета сравнимы с длиной световой волны, то он огибает предметы, и изображения получаются нечеткими.

Наука и жизнь // Иллюстрации

Разрешение стандартных оптических микроскопов и того хуже: четко в них можно увидеть объекты с размерами не более одного микрометра. Чтобы обойти это ограничение, ученые используют различные «хитрости»: оптические наноскопы с суперлинзами из метаматериалов или с наноразмерными твердыми иммерсионными линзами, а также молекулярную флуоресцентную микроскопию. В последнем случае в клетку вводят окрашенные молекулы, которые светятся в ультрафиолетовом свете, но этот метод не подходит для вирусов. Электронный микроскоп, к примеру, тоже не позволяет заглянуть внутрь клетки - электроны отражаются от ее поверхности. Недавно группа ученых впервые получила объемные изображения высокого разрешения вирусов и белковых молекул с помощью рентгеновского лазера. К сожалению, лазер при «съемке» полностью уничтожает образцы.

Ученые из Манчестерского Университета (School of Mechanical, Aerospace and Civil Engineering) и Сингапура (the National University и Data Storage Institute of Singapore) побили рекорд для самого маленького объекта, который теоретически можно увидеть в оптическом микроскопе. Они использовали прозрачные микросферы, чтобы получить 50-нанометровое разрешение наноскопа. Линзы-сферы размером от 2 до 9 микрон могут быть изготовлены, например, из диоксида кремния. Крошечные сферы «собирают» четкое изображение объекта в белом свете в ближней зоне, которое лишено эффектов дифракции. Затем стандартный оптический микроскоп многократно увеличивает полученное изображение. Такую комбинацию увеличителей ученые назвали «микросферным наноскопом».

Новый метод, объясняют руководители исследования Лин Ли (Lin Li) и Цзень Бо Ван (Zengbo Wang), теоретически не имеет ограничений по размеру деталей, которые можно разглядеть в такой микроскоп. Он сможет произвести революцию в биомедицине и позволит заглянуть внутрь клетки, наблюдая за живыми вирусами напрямую.