Первые микроскопы появились еще 600 лет назад. С тех пор человек не только не перестал ими пользоваться, но и колоссально усовершенствовал устройства, заставив выполнять сверхточные и подчас невероятные задачи. Как выглядит настоящий микроскоп будущего МИМ-340 и что у него внутри, разбиралась «Лента.ру».
Люди изобрели микроскоп еще в XVII веке, однако со временем пользоваться им не перестали. Первые аппараты были довольно примитивны, но уже они успели удивить человечество и расширить его знание об окружающем мире. С течением прогресса усложнялись не только поставленные задачи, но и конструкция самих устройств.
Сейчас для разных задач применяются разнообразные модели микроскопов: оптические, рентгеновские, электронные, сканирующие зондовые и даже лазерные. К числу последних относится и разработанный холдингом «Швабе» микроскоп МИМ-340, премьера которого состоялась в Геленджике в рамках конференции «Биотехмед». Его работа во многом основана на интерференции света, что позволяет наблюдать неокрашенные прозрачные структуры, а также вычислить их сухую массу.
На самом деле, МИМ-340 — это не просто микроскоп, а настоящая многофункциональная технологическая платформа. С помощью нее можно проводить трехмерную нано-визуализацию поверхности объекта, а также позиционировать его с нанометровой точностью. Поэтому 700 килограммов веса включают в себя не только тысячекратное оптическое увеличение, но и функционал, которого вполне хватило бы целому десятку разнообразных устройств.
Микроскоп МИМ-340 работает с живой не окрашенной и нефиксированной клеткой. Это например, позволяет, увидеть, как отдельная клетка реагирует на действие препарата. К тому же такой инструментарий очень полезен при проведении различных диагностик — с помощью МИМ-340 легко можно выявлять патологии на ранних стадиях. А в случае с фармакологическими исследованиями применение микроскопа позволяет проводить доклинические изыскания на уровне клеточных линий: благодаря этому можно наблюдать действие препарата на клеточном уровне, а также точнее определять показатели токсичности и резистентности.
Биомедицинские исследования в последние годы стали одним из главных трендов в мировой науке. Естественно, что в такой высокотехнологичной области невозможно обойтись без микроскопов: приставка «нано» подразумевает работу на самом глубинном уровне. При этом важным направлением в рамках подобных исследований является способность лазерного микроскопа МИМ-340 быть полезным при доклиническом использовании лекарственных препаратов. Применять такие препараты очень дорого даже в экспериментах с участием животных моделей. Именно поэтому ученые создают клеточные модели, а затем проводят доклинические исследования на живой клетке уже с помощью МИМ-340. Это позволяет исследовать резистентность новых препаратов на живой клетке и дает возможность экономить время для получения лицензии при исследовании на человеческих клетках.
В рамках биомедицинской сферы посредством МИМ-340 можно проводить исследования эритроцитов, в частности выявлять патологии эритроцитов, вызванные конформацией гемоглобина. Кроме того, микроскоп позволяет проводить активацию Т-лимфоцитов, что является одним из важнейших факторов в трансплантологии иммунологии и фармакологии. Микроскоп способен на весьма уникальную операцию — визуализацию РНК структуры в вирусах: это важный шаг при их изучении и последующей разработке вакцины. Высокую эффективность МИМ-340 можно продемонстрировать одним важным примером: оценка эффективности лечения грибковых заболеваний посредством аппарата занимает 15 минут и заменят биопробу, исследовать которую пришлось бы на протяжении 10-12 дней.
Помимо всего прочего, МИМ-340 активно используется в в материаловедении (технологический контроль и обнаружение дефектов), полупроводниковой промышленности и в ядерной физике (проведение визуализации и создание цифровых топограмм). Во многом это обусловлено тем, что микроскоп превосходит все существующие аналоги по ключевому параметру — разрешающей способности. Так, время получения полного кадра с разрешением 1280х1024 пикселей составляет 0,3 секунды. В отличие от других микроскопов, МИМ-340 обладает возможностью исследования динамических характеристик объекта и визуализации оптически анизотропных структур. Несмотря на всю сложность устройства, МИМ-340 по-своему прост. Благодаря методам фазовой микроскопии для работы микроскопа не нужны вакуум, зонды, обесцвечивание, фиксирование, флуоросцентные маркеры и много что еще.
Компоновка микроскопа во многом зависит от поставленных перед устройством задач. Например, лазерный комплекс можно использовать для резки, скрайбирования и абляции. А еще МИМ-340 применяют для контроля формы оптических деталей. Кроме того, имеется и комплекс для лазерного рисования: с его помощью можно рисовать фотошаблоны, дифракционные структуры, измерительные линейки и шкалы. При этом повышенная точность обеспечивается за счет вращательных и поступательных кинематических пар и комплексов: они обеспечивают точность взаимного перемещения (вращения) в нанометровом диапазоне погрешностей.
Апробация МИМ-340 проходит в ведущих научных учреждениях России. Так, например, на Новосибирском заводе полупроводниковых приборов с особым конструкторским бюро ОАО НПП «ВОСТОК» микроскоп применяют для контроля топологии интегральных микросхем на различных стадиях технологического процесса, а также для контроля шероховатости подложек из кремния и арсенида галлия. Подобные операции на других приборах выполнить было бы попросту невозможно.
Также МИМ-340 успели опробовать в Пермском Государственном Национальном Исследовательском Университете, где микроскоп используется для научных и образовательных целей, а в качестве объектов исследования выступают аморфные и металлические сплавы, интегрально-оптические схемы, включая различные структуры на поверхности ниобата лития, протоннообменные волноводы, гребенчатые волноводы, электроды, маски. В будущем МИМ-340 планируют использовать для разработки базовой технологии и создания производства фотонных интегральных схем, а также для исследования различных фотонных кристаллов и структур на их основе.
Наконец, опробовать МИМ-340 удалось и сотрудникам Омского Государственного Технического Университета. Там посредством микроскопа исследуют бинарные системы («сталь+покрытие») при воздействии на них кратковременного теплового импульса.
Скоро воспользоваться преимуществами МИМ-340 смогут еще больше научных учреждений. А их открытия и достижения поспособствуют настоящему прогрессу.