Підписуйтеся на КРВ.медіа:
Telegram | Viber | Instagram | WhatsApp | FB | TikTok | YouTube
Учені з Університету Рочестера під керівництвом доцентки Енн С. Маєр створили «живі мікролінзи» — оптичні елементи, які формуються за участю бактерій і ферментів морських губок. Ці мікроскопічні пристрої здатні фокусувати світло на рівні окремих клітин і можуть використовуватися в медичній візуалізації, промисловості та навіть у космосі. Про це передає КРВ.медіа з посиланням на дослідження.
Морські губки як натхнення для мікролінз
Морські губки у природному середовищі формують скелети з біоскла — кремнієвого матеріалу, який поєднує крихкість і виняткову міцність. Цей природний механізм давно зацікавив наукову спільноту. Сучасні дослідники побачили потенціал у застосуванні цього біологічного процесу для створення оптичних елементів.
Група науковців, очолювана Енн С. Маєр з Університету Рочестера, використала фермент силікатеїн, який морські губки застосовують для побудови скелета, щоб змусити бактерії синтезувати склоподібні структури. Це дозволило створити мікроскопічні лінзи, здатні маніпулювати світлом на клітинному рівні.
Морські губки Tethya aurantium
Як створюються живі мікролінзи
У лабораторії дослідники ввели ген ферменту силікатеїну в зовнішні оболонки бактеріальних клітин. Цей фермент допомагає бактеріям накопичувати кремній із навколишнього середовища, утворюючи склоподібне покриття на поверхні кожної клітини. В результаті бактерії утворюють мікролінзи (microlens devices), які здатні фокусувати світло у вузький, яскравий промінь.
Такі лінзи залишаються біологічно активними протягом кількох місяців, що забезпечує їм здатність змінювати свої властивості відповідно до змін у середовищі. Це відкриває нові перспективи для створення адаптивних оптичних систем.
Енн С. Маєр
Це дослідження стало першим, у якому інженерно надано бактеріальним клітинам властивість фокусувати світло, і я з захопленням чекаю можливості дослідити різні напрямки, які відкриває наша робота.
Енн С. Маєр
доцентка кафедри біології Університету Рочестера
Жива мікролінза
Потенціал для медицини, промисловості та космосу
Мікролінзи, створені за участю бактерій, можуть істотно покращити точність візуалізації у медицині. Їхні розміри дозволяють працювати на рівні окремих клітин, відкриваючи доступ до раніше недоступних структур у тканинах. Це може стати в пригоді під час аналізу зразків у патоморфології або онкології.
У промисловості мікролінзи можуть бути використані як частина високоточних систем контролю якості, де потрібна максимальна роздільна здатність. Ба більше, їх можна інтегрувати у гнучку носиму електроніку.
Дослідники також підкреслюють перспективу використання таких лінз у космосі — там, де недоступні традиційні засоби нанофабрикації.
ФОТО: Аспірантка Університету Рочестера Лінн Сідор готує зразки бактеріальних клітин, які самостійно формуватимуть скляне покриття
Біологічні лінзи
На відміну від синтетичних мікролінз, виробництво яких потребує високих температур або дорогого обладнання, живі мікролінзи створюються в м’яких лабораторних умовах. Це робить їх доступнішими для лабораторій у всьому світі та знижує вартість виробництва.
Кремнієве біологічне покриття забезпечує високу міцність лінз. Дослідники перевірили їхню стабільність протягом кількох місяців, і виявили, що функціональні властивості зберігаються, чим вони значно відрізняються від більшості синтетичних аналогів.
Крім того, «живі» лінзи мають потенціал до самовідновлення або адаптації під впливом зовнішніх факторів — світла, температури чи механічних коливань.
Попри успішні лабораторні випробування, дослідники визнають наявність низки викликів. Насамперед ідеться про стабільність оптичних властивостей лінз у складних умовах експлуатації — зокрема в медицині або аерокосмічній техніці, де точність має вирішальне значення.
Інше питання — масштабованість виробництва. Для промислового впровадження потрібно знайти способи вирощування та формування мільйонів однорідних мікролінз у контрольованих умовах.
Водночас перспектива створення пристроїв, здатних до самовідновлення або змін, відкриває новий етап у розвитку оптичної техніки.
Раніше ми також писали, що ліки проти тривожності змінюють поведінку лосося
