Наноухо услышит мысли бактерий о нас

Немецким ученым удалось сконструировать микрофон, способный улавливать звуки, издаваемые… клетками. Теперь за микроорганизмами можно будет не только подглядывать, но и подслушивать их "разговоры". В основе этого устройства, названного "наноухом", лежат наночастицы золота, зафиксированные при помощи всем известного "оптического пинцета".

Увидеть то, что происходит в микромире, людям удалось еще свыше трехсот лет тому назад — с того времени, как появились первые микроскопы. С тех пор они постоянно совершенствуются — мы можем видеть даже отдельные крупные молекулы, например, ДНК. Но вот услышать звуки микромира пока что еще никому не удавалось. Дело в том, что до сих пор не удавалось сконструировать такой чувствительный микрофон, который бы их улавливал.

А ведь микромир отнюдь не молчалив. Многие процессы, происходящие в клетках, должны стимулировать образование упругих волн, распространяющихся в какой-либо упругой среде и создающих в ней механические колебания, то есть звуки. Например, вращающийся "винтом" клеточный жгутик, колеблющиеся реснички на мембране, а также процесс поглощения клеткой какой-либо твердой частицы или капли воды, по идее, должны рождать звуки. Не исключено, что клетки сами по себе тоже как-то "звучат" — ведь звук может появляться как результат процессов, происходящих внутри них. Но как же можно его услышать?

Читайте также: Самочувствие клеток теперь под контролем

Следует заметить, что к изобретению подобного устройства ученые шли постепенно. Первой ласточкой здесь был так называемый "оптический пинцет", сконструированный в 80-х годах прошлого столетия. Этот прибор позволяет манипулировать микроскопическими объектами с помощью лазерного света, испускаемого лазерным диодом. Благодаря этому тонкому лучу, к объекту (например, к клетке) можно приложить силу, равную нескольким наноньютонам, и которая не повредит "крошке", а, наоборот, аккуратно передвинет ее.

Принцип оптического пинцета использовался при разработке нового сверхчувствительного микрофона. Его создатели, немецкие физики, которыми руководил Йохан Фельдманн, в шутку назвали данный прибор наноухом. В самом начале работы над устройством нужно было найти способ уловить микроскопические звуковые колебания и измерить их. Фельдманн и его коллеги решили, что на роль такого "уловителя" прекрасно подойдут взвешенные в воде частицы золота диаметром 60 нанометров.

Итак, исследователи поместили такие частицы в воду, предварительно зафиксировав каждую из них с помощью "оптического пинцета". А по соседству с каждой из них в воду добавили массив аналогичных наночастиц, которые заставляли колебаться с помощью лазерного луча.

После этого ученые приступили к измерениям и выяснили — зафиксированная частица вполне способна улавливать колебания своих соседей. И когда это происходит, она сама начинает вибрировать. Данную вибрацию уже вполне можно измерить. Кроме того, подключив наноухо к специальному усилителю, удается услышать звук, доступный для восприятия органами слуха человека. И не только услышать, но и определить направление, в котором он двигался.

Итак, получается, что микрофон, состоящий из однойнаночастицы золота, удерживаемой лазерным лучом, действительно позволяет фиксировать акустические колебания, которые в миллионы раз слабее всех доступных нашему слуху. И благодаря ему мы теперь можем не только подглядывать за жизнью микроорганизмов, но и подслушивать их "разговоры". Можно представить, как подобная разработка обрадует микробиологов и цитологов — наконец-то они смогут услышать, как и о чем "переговариваются" клетки.

Но в то же время наноухо будет полезно и для врачей. Уже давно было высказано предположение, что клеточные процессы, идущие нормально, звучат вполне определенным образом. А любая аномалия, соответственно, рождает изменение в звуке. И теперь врач, исследующий, например, непонятную опухоль, сможет понять, что перед ним — обычное или злокачественное образование, только по тому, как эти клетки "поют". Кроме того, по особенностям звука легко можно понять, заражена ли клетка каким-либо вирусом, и если да, то каким именно (что, в свою очередь, позволит поставить более точный диагноз).

Интересно, что разработка доктора Фельдманна и его коллег — далеко не первый случай использования наночастиц золота в акустике. Чуть раньше совместная группа французских и финских нейробиологов заявила, что ей удалось создать технологию, способную восстанавливать слух у людей, его потерявших.

Напомню, что слуховые рецепторы, находящиеся в такой части нашего внутреннего уха, как улитка (ее так называют потому, что она действительно похожа на моллюска), представляют собой клетки с чувствительными волосками. Эти волоски воспринимают звуковые колебания из вязкой жидкости, которой заполнены внутренние каналы улитки. После того, как волосок начал вибрировать, клетка возбуждается и передает это возбуждение отростку нервной клетки, расположенной неподалеку. А та, в свою очередь, отправляет информацию по цепочке в мозг.

Исследователи выяснили, что в 90 процентах случаев слух теряется в результате утраты клетками этих чувствительных волосков (причины подобного могут быть различными, но результат, к сожалению, один). И вот нейробиологи предложили вживлять в эти "оглохшие" рецепторы наночастицы золота, которые, как мы уже видели, очень хорошо улавливают колебания, распространяемые в жидкости, даже самые слабые. То есть, по сути дела, они предложили тот же вариант наномикрофона, что и группа Фельдманна, но с одной лишь разницей — частица будет закрепляться на мембране клетки не с помощью оптического пинцета, а посредством особых белков.

Пока еще идет первая стадия исследований — наночастицы вживляются в ушные клетки глухих мышей, после чего у животных измеряется активность нейронов, отвечающих за восприятие и обработку звуковой информации. Если эксперименты пройдут успешно, то через некоторое время можно будет приступить к испытаниям на добровольцах из рода человеческого.

Читайте также: Белок из водоросли сделает слепых зрячими

Итак, как видите, из золота получаются не только хорошие зубы. Уши из него тоже можно сделать…

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"

Не забывайте присоединяться к Pravda.Ru во ВКонтакте, Telegram, Одноклассниках, Google+, Facebook, Twitter. Установи "Правду.Ру" на главную страницу "Яндекса". Мы рады новым друзьям!

Юлия Мостовая, известная на Украине журналистка, редактор киевского еженедельника "Зеркало недели", опубликовала на страницах издания свою статью, которую уже окрестили "криком боли" и рассказом "о любви и надежде", хотя, скорее, длинный текст Мостовой напоминает рассказ "о минуте прозрения".

Прозрение Майдана: мы убили Украину, нужно уезжать

Юлия Мостовая, известная на Украине журналистка, редактор киевского еженедельника "Зеркало недели", опубликовала на страницах издания свою статью, которую уже окрестили "криком боли" и рассказом "о любви и надежде", хотя, скорее, длинный текст Мостовой напоминает рассказ "о минуте прозрения".

Прозрение Майдана: мы убили Украину, нужно уезжать
Комментарии
Армен ГАСПАРЯН: Ярослав Мудрый для Украины — классический оккупант
Это всё: парад в день независимости Украины примет глава Пентагона
Армен ГАСПАРЯН: Ярослав Мудрый для Украины — классический оккупант
Болгары на учениях отказались стрелять по мишеням, напоминающим русских солдат
Это всё: парад в день независимости Украины примет глава Пентагона
Почему нашему государству пора объявить войну офшорам
Рост цен и доходы россиян: главные задачи правительства — Никита МАСЛЕННИКОВ
Новый миропорядок: против России нет шансов — Владимир ГРОМОВ
Как Дональд Трамп внезапно полюбил кровавого маньяка
На Россию надвигается мощнейший холодный фронт
О чем говорили Путин и Паролин — ЭКСПЕРТЫ
Это всё: парад в день независимости Украины примет глава Пентагона
Это всё: парад в день независимости Украины примет глава Пентагона
Это всё: парад в день независимости Украины примет глава Пентагона
Это всё: парад в день независимости Украины примет глава Пентагона
О чем говорили Путин и Паролин — ЭКСПЕРТЫ
Как нацисты создавали миф о Сталинграде
Это всё: парад в день независимости Украины примет глава Пентагона
Звезды призывают молиться за здоровье Хворостовского
Это всё: парад в день независимости Украины примет глава Пентагона
Это всё: парад в день независимости Украины примет глава Пентагона