Учёные 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 помещается на ладони и может заметить то, что не увидеть обычным глазом: следы микропластика или ранние признаки опухоли. О разработке сообщили в пресс-службе Минобрнауки России.
Разработка решает важную проблему медицины и экологии, так как опасные наночастицы трудно заметить вовремя. Это может быть микропластик, который находят даже в крови человека и связывают с воспалением и риском рака, или биомаркеры, указывающие на опухоль ещё до того, как её увидит томограф.
Сейчас такие частицы ищут с помощью сложного лабораторного оборудования за миллионы рублей. Но пока пробу везут в лабораторию, частицы могут осесть, слипнуться или разрушиться, а раковые маркеры — разложиться примерно за полчаса. Из-за этого результат может быть искажён.
Новый прибор устроен иначе. Он работает на оптоволоконном кабеле, похожем на тот, что используют для интернета. На его конец нанесена металинза — сверхтонкая пластинка из миллионов кремниевых «антенн», которые управляют светом.
Перед анализом частицы окрашивают специальным веществом, чтобы они светились под лазером. Луч проходит по кабелю, металинза сжимает его в точку, а частицы дают ответный сигнал. Этот сигнал кабель передаёт обратно на компьютер.
Главное преимущество прибора — он полностью умещается на ладони, не требует сложной настройки и устойчив к вибрациям.
Чтобы проверить устройство, учёные провели серию экспериментов. Они использовали светящиеся пластиковые частицы разного размера, а также отдельные молекулы белка. По словам профессора кафедры общей физики Пермского Политеха Александра Сюя, прибор уверенно обнаруживал все эти объекты. Он справлялся даже при сверхнизких концентрациях, когда на литр воды или крови приходилось всего несколько сотен миллионов частиц.
Ключевым решением стала толщина оптоволокна — 50 микрон. Это примерно половина толщины человеческого волоса. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Advanced Optical Materials.
