Ещё

Лазерный микроскоп МИМ-340: увидеть живую клетку 

Фото: Ростех
История исследования микромира уходит в далекое прошлое, а первые сведения о микроскопах были зафиксированы в XVI веке. Ученым всегда хотелось узнать, из чего состоит окружающий мир, увидеть его в мельчайших деталях. Первые увеличительные аппараты были совсем простыми, но с их развитием знания о мире росли очень быстро, и сегодня сложно найти сферу естественных наук, в которой не применялись бы микроскопы.
Современные микроскопы по принципу работы бывают оптическими, электронными, зондовыми, рентгеновскими и лазерными. Микроскоп МИМ-340, разработанный «Швабе» (холдинг Госкорпорации Ростех) относится именно к лазерным аппаратам, и его работа основана на технологии модуляционно-интерференционной микроскопии.
Наноточность в работе
Микроскоп создан на базе Уральского оптико-механического завода имени Э. С. Яламова (УОМЗ), входящего в состав холдинга «Швабе». В 2014 году труд авторского коллектива получил высокую оценку − премию Правительства России.
Уникальность МИМ-340 заключается в том, что он позволяет рассматривать клетку при тысячекратном оптическом увеличении в максимальном разрешении до 0,1 нанометра по вертикали и до 10 нанометров в плоскости XY. При этом может вестись съемка исследуемого объекта в реальном времени со скоростью 3 кадра в секунду. Микроскоп позволяет рассматривать именно живую клетку, не прибегая к подкрашивающим веществам и не разрушая объект исследования. Таким образом можно, например, увидеть реакцию клетки на действие препарата.
Этот подход очень важен в медицине и биотехнологиях, позволяя наблюдать клеточные процессы некоторое время, причем в объеме. Исследование, проводимое на клетках крови и культурах опухолевых клеток, показало, что комплекс МИМ-340 расширяет набор объективных количественных параметров для диагностики различных патологий на ранних стадиях. Необходимые измерения на МИМ-340 можно проводить бесконтактно. Процесс отличается простотой: продукт загружается в контейнер, запускается программное обеспечение, и на выходе получается точный результат. Результаты измерений отображаются на экране компьютера в виде топографических изображений (псевдоцветных карт), а также двумерных профилей с текстовой и цифровой информацией о структуре и статистических параметрах рельефа измеряемого микрообъекта.
Технологии плюс дизайн
Принцип действия микроскопа основан на совместном использовании оригинальных технологий лазерной микроскопии МИМ и аэромагнитных направляющих. Такое сочетание позволяет исследовать поверхность крупногабаритных (до 300х300 мм) объектов без потери координаты и фокуса. В основе работы микроскопа − интерференция световых пучков лазерного излучения, отраженных от опорного зеркала и поверхности измеряемого микрообъекта.
МИМ-340 оснащен сверхплоским длинноходовым координатным столом нанометрового разрешения. Важной особенностью МИМ является оригинальный алгоритм вычисления фазы отраженного от объекта волнового фронта, сочетающий в себе быстродействие шаговых методов и сверхразрешение фазометрических методов.
Управление микроскопом производится с помощью рабочей станции — компьютера с двумя мониторами и предустановленным программным обеспечением. Стоит отметить тот факт, что разработчики микроскопа уделили должное внимание дизайну изделия. МИМ-340 выглядит очень современно: панели со скошенными линиями, яркая подсветка. Приятно, что внешний вид микроскопа соответствует высокотехнологичной «начинке».
Проверка на практике
Микроскоп МИМ-340 обладает широким спектром применения: от медицины до точного машиностроения, оптической промышленности, материаловедения и авиационно-космической отрасли. Сегодня он проходит апробацию в ведущих вузах и крупнейших научно-исследовательских центрах России, в том числе в МГУ, Институте механики сплошных сред УО РАН, Институте химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН, Центре доклинических и трансляционных исследований им. В. А. Алмазова в Санкт-Петербурге и других.
С помощью МИМ-340 ученым Пермского федерального исследовательского института центра УрО РАН удалось подтвердить гипотезу о том, что монофрактальность сигналов колебаний оптической плотности клеток является признаком злокачественных образований.
На базе технологии лазерной интерференционной микроскопии, лежащей в основе МИМ-340, разработан оригинальный метод диагностики рака молочной железы. Метод сочетает динамическую фазовую микроскопию, при помощи которой выявляются характерные моды, присущие опухолевым клеткам, и инфракрасную термографию, позволяющую на ранней стадии локализовать опухоль для последующей биопсии.
В настоящее время ведутся работы по созданию настольной версии лазерного микроскопа МИМ-Н, адаптированного для биомедицинских исследований. Разработка МИМ-340 является ярким примером диверсификации производства и увеличения доли гражданской продукции Ростеха, которая согласно стратегии госкорпорации к 2025 году должна составить более 50%.
Комментарии
Читайте также
Новости партнеров
Новости партнеров
Больше видео