De huidige state-of-the-art technieken hebben duidelijke beperkingen als het gaat om het afbeelden van de kleinste nanodeeltjes, waardoor het voor onderzoekers moeilijk wordt om virussen en andere structuren op moleculair niveau te bestuderen.

Wetenschappers van de Universiteit van Houston en het M.D. Anderson Cancer Center van de Universiteit van Texas hebben gerapporteerd in: Natuurcommunicatie een nieuwe optische beeldvormingstechnologie voor objecten op nanoschaal, vertrouwen op niet-verstrooid licht om nanodeeltjes met een diameter tot 25 nanometer te detecteren. De technologie, bekend als PANORAMA, maakt gebruik van een glasplaatje bedekt met gouden nanodiscs, waardoor wetenschappers veranderingen in de transmissie van licht kunnen volgen en de kenmerken van het doelwit kunnen bepalen.

PANORAMA ontleent zijn naam aan Plasmonic Nano-aperture Label-free Imaging (PlAsmonic Nano-apeRture label-free iMAging), wat de belangrijkste kenmerken van de technologie aangeeft. PANORAMA kan worden gebruikt om te detecteren, tellen en bepalen van de grootte van individuele diëlektrische nanodeeltjes.

Wei Chuan Shih, hoogleraar elektrische en computertechniek aan de UH en corresponderende auteur van het artikel, zei dat het kleinste transparante object dat een standaardmicroscoop kan afbeelden tussen 100 nanometer en 200 nanometer is. Dat komt vooral omdat ze, behalve dat ze zo klein zijn, niet reflecteren, voldoende licht absorberen of "verstrooien", waardoor beeldvormingssystemen hun aanwezigheid zouden kunnen detecteren.

Etikettering is een andere veelgebruikte techniek; het vereist dat onderzoekers iets weten over het deeltje dat ze bestuderen - dat een virus een spike-eiwit heeft, bijvoorbeeld - en een manier bedenken om die functie te labelen met fluorescerende kleurstof of een andere methode om het deeltje gemakkelijker te detecteren.

"Anders, het zal zo onzichtbaar lijken als een klein stofdeeltje onder de microscoop, omdat het te klein is om te detecteren, ' zei Shih.

Nog een nadeel? Etikettering is alleen nuttig als onderzoekers al iets weten over het deeltje dat ze willen bestuderen.

"Met PANORAMA, je hoeft de etikettering niet te doen, " zei Shih. "Je kunt het direct bekijken omdat PANORAMA niet afhankelijk is van het detecteren van het verstrooide licht van het nanodeeltje."

In plaats daarvan, het systeem stelt waarnemers in staat om een ​​transparant doelwit zo klein als 25 nanometer te detecteren door de lichttransmissie door het gouden nanodisc-bedekte glasplaatje te volgen. Door veranderingen in het licht te volgen, ze kunnen de nabijgelegen nanodeeltjes detecteren. Het optische beeldvormingssysteem is een standaard helderveldmicroscoop die gewoonlijk in elk laboratorium wordt aangetroffen. Er zijn geen lasers of interferometers nodig die bij veel andere labelvrije beeldvormingstechnologieën wel nodig zijn.

"De maximale grootte is niet bereikt, volgens de gegevens. We zijn gestopt bij 25 nm nanodeeltjes, simpelweg omdat dat het kleinste polystyreen nanodeeltje op de markt is, ' zei Shih.