Timu ya Marekani inapendekeza mbinu mpya ya kurekebisha leza za diski ndogo

Timu ya pamoja ya utafiti kutoka Shule ya Matibabu ya Harvard (HMS) na Hospitali Kuu ya MIT inasema wamefanikiwa kurekebisha matokeo ya leza ya microdisk kwa kutumia mbinu ya PEC ya kuchora, na kutengeneza chanzo kipya cha nanofotoniki na biomedicine "kinachoahidi."

(Toweo la leza ya diski ndogo linaweza kurekebishwa kwa kutumia mbinu ya kuchonga ya PEC)

Katika nyanja zananofotonikina tiba ya kibiolojia, diski ndogolezana leza za nanodisk zimekuwa za kuahidivyanzo vya mwangana vichunguzi. Katika matumizi kadhaa kama vile mawasiliano ya fotoniki kwenye chipu, upigaji picha wa kibiolojia kwenye chipu, uhisi wa kibiokemikali, na usindikaji wa taarifa za fotoni ya quantum, zinahitaji kufikia matokeo ya leza katika kubaini urefu wa wimbi na usahihi wa bendi nyembamba sana. Hata hivyo, bado ni changamoto kutengeneza leza za diski ndogo na nanodisk za urefu huu sahihi wa wimbi kwa kiwango kikubwa. Michakato ya sasa ya utengenezaji wa nano inaleta nasibu ya kipenyo cha diski, ambayo inafanya iwe vigumu kupata urefu wa wimbi uliowekwa katika usindikaji na uzalishaji wa wingi wa leza. Sasa, timu ya watafiti kutoka Shule ya Matibabu ya Harvard na Kituo cha Wellman cha Hospitali Kuu ya Massachusetts kwa ajili yaDawa ya Optoelectronicimeunda mbinu bunifu ya kuchora ya optokemikali (PEC) ambayo husaidia kurekebisha kwa usahihi urefu wa wimbi la leza la leza ya diski ndogo kwa usahihi wa chini ya nanomita. Kazi hiyo imechapishwa katika jarida la Advanced Photonics.

Uchongaji wa kemikali ya mwanga
Kulingana na ripoti, mbinu mpya ya timu hiyo inawezesha utengenezaji wa leza za diski ndogo na safu za leza za nanodisk zenye urefu wa mawimbi sahihi na yaliyopangwa awali. Ufunguo wa mafanikio haya ni matumizi ya uchongaji wa PEC, ambao hutoa njia bora na inayoweza kupanuliwa ya kurekebisha urefu wa mawimbi wa leza ya diski ndogo. Katika matokeo yaliyo hapo juu, timu hiyo ilifanikiwa kupata diski ndogo za fosfeti za indium Gallium arsenide zilizofunikwa na silika kwenye muundo wa safu wima ya fosfeti ya indium. Kisha walirekebisha urefu wa mawimbi wa leza wa diski hizi ndogo kwa usahihi kwa kufanya uchongaji wa fotokemikali katika myeyusho uliopunguzwa wa asidi ya sulfuriki.
Pia walichunguza mifumo na mienendo ya michanganyiko maalum ya fotokemikali (PEC). Hatimaye, walihamisha safu ya diski ndogo iliyorekebishwa kwa urefu wa wimbi kwenye substrate ya polidimethylsiloxane ili kutoa chembe za leza zinazojitegemea, zilizotengwa zenye urefu wa wimbi tofauti za leza. Diski ndogo inayotokana inaonyesha kipimo data cha upana wa bendi pana zaidi cha utoaji wa leza, pamoja nalezakwenye safu wima chini ya 0.6 nm na chembe iliyotengwa chini ya 1.5 nm.

Kufungua mlango wa matumizi ya matibabu
Matokeo haya yanafungua mlango wa nanofotoniki nyingi mpya na matumizi ya kibiolojia. Kwa mfano, leza za microdisk zinazojitegemea zinaweza kutumika kama misimbopau ya fizikia-macho kwa sampuli za kibiolojia zisizo za kawaida, kuwezesha uwekaji lebo wa aina maalum za seli na kulenga molekuli maalum katika uchanganuzi wa multiplex. Uwekaji lebo wa aina maalum ya seli kwa sasa unafanywa kwa kutumia alama za kibiolojia za kawaida, kama vile fluorophores za kikaboni, nukta za quantum, na shanga za fluorescent, ambazo zina upana mpana wa mstari wa utoaji. Kwa hivyo, ni aina chache tu maalum za seli zinazoweza kuwekwa lebo kwa wakati mmoja. Kwa upande mwingine, utoaji wa mwanga mwembamba sana wa leza ya microdisk utaweza kutambua aina zaidi za seli kwa wakati mmoja.
Timu ilijaribu na kuonyesha kwa mafanikio chembe za leza ya microdisk zilizorekebishwa kwa usahihi kama alama za kibiolojia, zikitumia kuweka lebo kwenye seli za kawaida za epithelial za matiti zilizokuzwa MCF10A. Kwa utoaji wao wa upana wa juu, leza hizi zinaweza kubadilisha uwezekano wa kuhisi kibiolojia, kwa kutumia mbinu zilizothibitishwa za kibiolojia na macho kama vile upigaji picha wa saitodynamic, saitometri ya mtiririko, na uchanganuzi wa omiki nyingi. Teknolojia inayotegemea uchongaji wa PEC inaashiria maendeleo makubwa katika leza za microdisk. Uwezo wa kupanuka wa mbinu hiyo, pamoja na usahihi wake wa chini ya nanomita, hufungua uwezekano mpya wa matumizi mengi ya leza katika nanofotoniki na vifaa vya kibiolojia, pamoja na misimbopau kwa idadi maalum ya seli na molekuli za uchambuzi.