Новый метод терагерцовой микроскопии позволяет преодолевать предел разрешения для оптических микроскопов. Его можно использовать для диагностики злокачественных новообразований. Статья о новом методе опубликована в журнале Applied Physics Letters, исследование поддержано грантом Президентской программы исследовательских проектов Российского научного фонда (РНФ).

Современные методы ранней диагностики злокачественных новообразований недостаточно эффективны, поэтому они используются лишь как вспомогательные. Последние исследования показывают, что проблему ранней диагностики можно решить при помощи методов микроскопии и визуализации тканей в терагерцовом диапазоне электромагнитного спектра, который занимает промежуточное положение между инфракрасными и микроволнами. В то же время существующие методы терагерцовой спектроскопии и визуализации тканей не очень точны, и внедрить их в клиническую практику сложно.

В своей новой работе российские ученые вместе с зарубежными коллегами разработали новый метод терагерцовой микроскопии биологических тканей. Он основан на эффекте твердотельной иммерсии: в случае фокусировки пучка излучения позади объекта с высоким показателем преломления (в данном случае кремниевой полусферы) можно значительно увеличить пространственное разрешение микроскопа. У обычных оптических микроскопов предел разрешения ограничен и равен половине длины волны электромагнитного излучения, фокусируемого объективом. Иммерсия поможет преодолеть этот предел.

Схема предложенного метода терагерцовой микроскопии / Chernomyrdin N.V. et al./Applied Physics Letters

«Столь высокое пространственное разрешение позволяет нам визуализировать структурные особенности тканей значительно меньшего размера, чем это было возможно при использовании обычных оптических микроскопов, — рассказал автор работы, старший научный сотрудник МГТУ имени Н.Э. Баумана Кирилл Зайцев. — Для демонстрации возможностей разработанного метода мы приводим в статье результаты визуализации различных биологических объектов, в том числе клеточных сфероидов, предназначенных для биопечати, и соединительных тканей молочной железы».

Фотография и терагерцовое изображение листа растения пуансеттии / Chernomyrdin N.V. et al./Applied Physics Letters

Новый метод можно применять не только при диагностике рака. Например, терагерцовая микроскопия может найти свои приложения в регенеративной медицине — науке, занимающейся восстановлением поврежденных тканей и органов.