Utilizarea unui truc cuantic le-a permis cercetătorilor să examineze celulele vii la un nivel de detaliu fără precedent fără a le distruge. Această tehnică ar putea îmbunătăți diagnosticul medical și cercetarea în domeniul microbiologiei.
Microscoapele care sunt utilizate în general pentru a examina sistemele biologice vii acționează cu unul sau două fascicule de lumină asupra țintelor lor, iar sursele de lumină mai puternice permit cercetătorilor să observe celulele în detaliu. Totuși, această abordare are o limită fundamentală a preciziei pe care o poate atinge: la un moment dat, o lumină suficient de puternică va provoca distrugerea celulei vii.
„Înțelegerea noastră asupra vieții s-a bazat aproape în totalitate pe calitatea microscoapelor. Suntem într-adevăr limitați de tehnologie, iar pentru moment nu putem depăși limitele existente, deoarece am împins deja intensitatea fasciculului până în punctul în care se poate produce distrugerea celulelor”, a declarat Warwick Bowen din cadrul Universității din Queensland, Australia.
Bowen și colegii săi au găsit o modalitate de a depăși această problemă. Aceștia au folosit un tip de microscop cu două surse de lumină laser, dar au trimis una dintre raze printr-un cristal special conceput care „compresa” lumina. Acest lucru are loc prin introducerea corelațiilor cuantice în fotoni, adică particulele de lumină din raza laser.
Fotonii au fost cuplați în perechi corelate, iar cei care aveau niveluri de energie diferite față de ceilalți au fost îndepărtați. Acest proces a redus intensitatea și zgomotul de fond al fasciculului, ceea ce a permis realizarea unei imagini mai clare.
Atunci când cercetătorii au testat sistemul, aceștia au descoperit faptul că puteau efectua măsurători cu 35% mai clare decât în cazul unui dispozitiv similar care nu folosea lumina compresată.
„Pentru a realiza acest tip de măsurare fără corelații cuantice, ar trebui să mărim intensitatea fasciculului. Totuși, dacă am crește intensitatea suficient pentru a se potrivi cu aceste rezultate, am distruge eșantionul, așa că, prin această metodă, vom putea examina lucruri care anterior ar fi fost imposibil de văzut”, a declarat Bowen.
Experimentele au inclus măsurarea peretelui unei celule de drojdie (Saccharomyces cerevisiae), care are o grosime de aproximativ 10 nanometri, precum și a fluidului dintr-o celulă. Ambele structuri nu ar fi putut fi analizate chiar și dacă ar fi fost utilizate cele mai bune microscoape non-cuantice. Observarea acestor părți minuscule ale țesuturilor vii ar putea ajuta la înțelegerea elementelor de bază ale vieții la cele mai mici scale.
„Acesta este un progres foarte interesant în domeniul microscopiei optice care va ajuta la îmbunătățirea modului în care microscoapele de ultimă generație pot funcționa la intensități de lumină care sunt chiar la limita de deteriorare a probelor biologice”, a declarat Frank Vollmer din cadrul Universității din Exeter, Marea Britanie.
„De asemenea, microscoapele cuantice vor avea aplicații practice. De exemplu, microscoapele bazate pe lumină sunt adesea utilizate pentru a determina dacă anumite celulele sunt canceroase sau pentru a ajuta la diagnosticarea altor boli, iar lumina compresată ar putea îmbunătăți semnificativ sensibilitatea acestor teste, precum și accelerarea acestora”, a declarat Bowen.
