Категории: Новости

Дикие изображения показывают ударную волну, проходящую через одну клетку

Проявив поразительную изобретательность, учёным впервые удалось заснять на пленку микроскопическую ударную волну, проходящую через одну человеческую клетку.

Используя систему, называемую спектральной схемой, команда под руководством инженер Такао Сайки из Токийского университета добился как наноразмерного разрешения, так и скорости, необходимой для покадрового захвата движения подводного акустического удара при его прохождении через культивированную клетку HeLa от начала до конца.

Полученные изображения раскрывают новую информацию о том, как ударные нагрузки взаимодействуют с биологическими клетками. Это открытие также открывает возможности для понимания ударно-волновой терапии и определения характеристик клеток на основе их акустических свойств.

Последовательность изображений, показывающих, как электрический разряд проходит через клетку. (Saiki et al., Sci. Adv., 2023)

«Насколько нам известно, впервые в истории мы непосредственно наблюдали взаимодействие между биологической клеткой и ударной волны и экспериментально продемонстрировали, что скорость ударной волны, распространяющейся внутри клетки, выше, чем снаружи клетки», — объясняет Сайти.

«Кроме того, наш подход позволил нам продемонстрировать высокоскоростную фотографии в широком временном диапазоне, включая пикосекундные (одна триллионная доля секунды), наносекундные (одна миллиардная доля секунды) и миллисекундные (одна тысячная доля секунды) временные шкалы».

Съемка изображений одиночных клеток затруднено. Во-первых, они очень хрупкие и их легко повредить. К тому же они крошечные и требуют возможностей чрезвычайно высокого разрешения. Поскольку они такие маленькие, перемещение чего-либо с одной стороны клетки на другую не занимает много времени. Если вы моргнете, вы действительно его пропустите.

Поэтому любая система, предназначенная для визуализации распространения ударной волны через клетку, должна отметить несколько пунктов. Он должен функционировать в невероятно крошечных масштабах, как в пространстве, так и во времени. И это необходимо сделать, не повреждая клетку.

Спектральная схема — это оптическая схема, работающая на свету, а не на электричестве. Команда использует это для генерации лазерных импульсов, которые не повреждают клетку, посылая их в клетку, находящуюся в чашке с водой, с разными наносекундными интервалами.

Затем они применили метод визуализации, называемый последовательно синхронизированным. полностью оптическая картографическая фотография, или STAMP, которая использует серийную съемку для создания серии последовательных изображений за короткие промежутки времени.

Эта камера использовалась для фотографирования волны, когда она проходила через ячейку, делая снимки через определенные промежутки времени. 1,5 наносекунды, а время экспозиции каждого кадра — 44 пикосекунды. Результаты ясно показывают, как волновой фронт движется от одной стороны ячейки к другой.

Изображения лазерной абляции, полученные командой с помощью новой системы. (Saiki et al., Sci. Adv., 2023)

Эта технология находит применение не только в биологической визуализации. Исследователи также использовали его для изображения эффектов лазерной абляции на стекле.

Они направили фемтосекундные (одну квадриллионную долю секунды) лазерные импульсы на стеклянный лист и смогли подробно наблюдать процесс воздействие лазера на стекло, ударная волна и абляция в разных временных масштабах.

Эта технология, по словам команды, дает ученым новый инструмент для понимания микроскопических, быстрых взаимодействий, разбивая их на серию процессы, которые могут помочь разработать более эффективные инструменты для их контроля. Это имеет далеко идущие последствия.

«Наша технология дает возможность выявить полезные, но неизвестные высокоскоростные явления, позволяя нам наблюдать и анализировать такие сверхбыстрые процессы», — говорит инженер Кейичи Накагава из Токийского университета.

«Далее мы планируем использовать нашу технику визуализации, чтобы визуализировать, как клетки взаимодействуют с акустическими волнами, например, теми, которые используются в ультразвуковой и ударно-волновой терапии. Делая это, мы стремимся понять основные физические процессы, которые активировать последующие терапевтические эффекты в организме человека».

Исследование опубликовано в журнале Science Advances.

Виктория Ветрова

Космос полон тайн...

Недавние Посты

Тардиграды раскрывают секрет переживания крайностей пространства

Конференция по лунной и планетарной науке 2025 года, которая состоялась с 10–14 марта в The…

07.04.2025

Редкая звезда обречена на взрыв, наконец, подтверждает астрономический прогноз

Каждая звезда, которая висит на вечернем небосводе, однажды умирает, его огни заносят огни, и его…

07.04.2025

Новый космический телескоп НАСА раскрывает свои первые изображения

Spherex означает спектро-фотометр для истории вселенной, эпохи реонизации и исследователя ICES. Это их новый инфракрасный…

06.04.2025

Новое открытие Quark раскрывает критический подсказку о рождении вселенной

Пара верхних кварков была обнаружена в детрите, распыляющемся из-за столкновения двух атомов свинца. Обнаружение укрепляет…

05.04.2025

Первая партия амазонки спутников Kuiper, которая будет запущена на следующей неделе

Amazon готовится запустить свою первую полную партию спутников Project Kuiper на следующей неделе, отмечая решающую…

05.04.2025

Квантовый компьютер генерирует действительно случайное число в научном первом

Квантовая машина использовала запутанные кубиты для создания числа, сертифицированного как по-настоящему случайное впервые, демонстрируя удобную…

04.04.2025