Специалисты нескольких российских институтов с коллегами из Республики Корея создали портативный прибор для обнаружения микропластика и ранних признаков опухоли с точностью до 90%. Об этом сообщили в пресс-службе Минобрнауки РФ.

"Ученые Пермского политеха вместе с коллегами из московского центра передовых исследований, МГУ, Российского квантового центра и южнокорейского Университета Сонгюнгван создали первый в мире компактный прибор на оптоволокне и металинзе. Он обнаруживает единичные наночастицы прямо на месте отбора пробы с точностью до 90%", - отметили в пресс-службе.

Разработка призвана решить одну из важнейших проблем в диагностике. Большую опасность в экологии и медицине представляют невидимые наночастицы. С одной стороны, это микропластик, который находят даже в крови человека: он вызывает хроническое воспаление и провоцирует рак. С другой - биологические маркеры, сигнализирующие об опухоли задолго до того, как ее увидит томограф.

Обнаружить наночастицы можно с помощью флуоресцентной корреляционной спектроскопии, которая различает единичные молекулы. Но это оборудование громоздкое, стоит миллионы рублей и привязано к лаборатории. Пока пробу куда-то везут, частицы оседают, слипаются или разрушаются, раковые маркеры разлагаются примерно за полчаса транспортировки. В итоге исследователь нередко получает искаженные данные.

Прибор на ладони и волокно толщиной в половину волоса

Новое устройство представляет собой оптоволоконный кабель - такой же, как для интернета, - на торец которого нанесена металинза. Это сверхтонкая пластинка, состоящая из миллионов крошечных кремниевых столбиков, каждый из которых работает как миниатюрная антенна для света, улавливает и перенаправляет световые волны. Перед анализом наночастицы обрабатывают специальным красителем, чтобы они светились под лазером. Луч направляют по кабелю, металинза сжимает его в одну маленькую точку. Когда лазерный импульс попадает на обработанный объект, он начинает испускать ответный сигнал, который улавливается тем же кабелем и передается обратно на компьютер.

Прибор полностью умещается на ладони, не требует сложной настройки и устойчив к вибрациям. Для проверки эффективности ученые провели серию экспериментов. Они использовали светящиеся пластиковые частицы разного размера, а также отдельные молекулы белка.

"Прибор уверенно обнаруживал все эти объекты. Он справлялся даже в сверхнизких концентрациях, когда на литр воды или крови приходилось всего несколько сотен миллионов частиц. Это как найти иголку в стоге сена. Ключевое открытие: мы подобрали оптимальную толщину оптоволокна - 50 микрон. Это примерно половина толщины человеческого волоса", - рассказал профессор кафедры общей физики Пермского Политеха Александр Сюй, которого цитирует пресс-служба.

Результаты исследования опубликованы в научном журнале Advanced Optical Materials.