Создан самый маленький рентген в мире: жизнь клеток в реальном времени
Новое устройство хорошо подходит для визуализации влажных белков и живых клеток и, по мнению создателей, может делать это в режиме реального времени
Новое изобретение стало возможным благодаря исследователям из Мельбурнского центра передового опыта в области экситонной науки ARC и использует оптоэлектронный материал, называемый моносульфидом олова (SnS). Он продемонстрировал большой потенциал в других областях, в частности, в разработке ультратонких солнечных элементов, но с помощью новой технологии изготовления ученые смогли создать их формы, хорошо подходящие для получения рентгеновских изображений.
Этот метод описывается как метод отшелушивания на основе металла, и он позволил исследователям изготавливать высококачественные листы SnS с большой площадью поверхности и очень точно контролируемой толщиной. Это, в свою очередь, делает материал очень чувствительным к так называемому «мягкому» рентгеновскому излучению, которое, в отличие от «жесткого» излучения (с помощью которого в клинике делают снимок переломов), использует более низкую энергию фотонов и потому подходит для исследования белков и живых клеток.
Некоторые такие измерения происходят в так называемом «водяном окне», части электромагнитного спектра, где вода прозрачна для мягких рентгеновских лучей. Однако многообещающие материалы-кандидаты для детектирования мягкого рентгеновского излучения, такие как нанокристаллические пленки и ферромагнитные хлопья, не работают в этой области. И хотя детектирование мягкого рентгеновского излучения можно проводить в синхротонах — больших и дорогих ускорителях частиц, таких как БАК — в настоящее время ведется поиск более дешевых, более портативных, а значит и более доступных альтернатив.
И именно здесь новые нанолисты SnS могут сыграть важную роль. Самые тонкие детекторы рентгеновского излучения, разработанные на сегодняшний день, имеют толщину от 20 до 50 нанометров, тогда как SnS-детекторы, разработанные командой, имеют толщину менее 10 нанометров. Их тонкий профиль и размеры обеспечивают значительное улучшение чувствительности и времени отклика по сравнению с сопоставимыми детекторами мягкого рентгеновского излучения. Авторы отмечают, что материал может быть настроен для использования во всем спектре мягкого рентгеновского излучения, включая так называемое «водное окно».
«Нанолисты SnS реагируют очень быстро, в течение миллисекунд», — рассказал старший автор, профессор Яцек Ясениак. «Вы можете отсканировать что-нибудь и получить изображение практически мгновенно. В принципе, учитывая высокую чувствительность и высокое разрешение по времени, вы можете буквально наблюдать некоторые процессы в реальном времени. Возможно, нашу разработку можно будет использовать, чтобы увидеть взаимодействие клеток. Вы не просто создаете статическое изображение, но можете увидеть, как белки и клетки эволюционируют и движутся с помощью рентгеновских лучей».
