Môj profil 
Predplatné
„Je to spôsob, akým sa dá vytvarovať takmer akýkoľvek materiál do 3-D modelu s presnosťou nanometrov,“ hovorí Edward Boyden, profesor neurotechnológie a docent biologického inžinierstva a mozgových a kognitívnych vied na MIT, jeden z hlavných autorov štúdie v časopise Science.
Technológia využíva zariadenia, ktoré už majú mnohé laboratóriá na biológiu a materiálovú vedu, čo ju sprístupňuje mnohým výskumným pracovníkom na vyskúšanie.
Doterajšie techniky na vytváranie nanoštruktúr sú obmedzené v tom, že litografický spôsob na povrchu so svetlom môžu produkovať len 2-D nanoštruktúry. Možnosť pridávania takýchto vrstiev k sebe na vytváranie trojrozmerných nanoštruktúr je pomalá a náročná a existujúce metódy na priame vyhotovenie nanometrických 3-D tlačených objektov sú obmedzené na špecializované materiály, ako sú polyméry a plasty, ktoré nemajú funkčné vlastnosti potrebné na vytvorenie napríklad viazaného reťazca či dutej gule.
Boyden sa však zameral na techniku vyvinutú už pred niekoľkými rokmi v jeho laboratóriu na zobrazovanie mozgového tkaniva s vysokým rozlíšením. Táto technika, známa ako expanzná mikroskopia, zahŕňa vloženie tkaniva do hydrogélu a jeho následné rozširovanie, čo umožňuje zobrazovanie tkaniva s vysokým rozlíšením pomocou mikroskopu, čo už používajú stovky výskumných skupín v oblasti biológie a medicíny pri 3-D vizualizácii buniek a tkanív bežným hardvérom.
Pri tvorbe nanoštruktúr však ide o opačný proces, ktorým by sa naopak veľkoplošné objekty vložili do expandovaných hydrogélov a potom sa zmenšili do nanoúrovne, čo sa nazýva „implózia“. Použije sa vysokoabsorbčný materiál vyrobený z polyakrylátu, ktorý sa bežne vyskytuje napríklad v plienkach, objekt sa ponorí do roztoku, ktorý obsahuje molekuly fluoresceínu, a všetko potom osvieti laserové svetlo.
Pomocou dvojfotónovej mikroskopie, ktorá umožňuje presné zacielenie bodov hlboko v štruktúre, výskumníci prikladajú molekuly fluoresceínu na špecifické miesta v géli. Fluoresceínové molekuly sa ako kotvy viažu na iné typy molekúl, ktoré výskumníci dodávajú.
„Pripevňujete kotvy, kde chcete, pomocou svetla a neskôr môžete na tie kotvy pripevniť všetko, čo chcete. Mohla by to byť kvantová bodka, aj DNA, aj nanočastice zlata,“ vraví Boyden a jeho kolega Daniel Oran dodáva, že je to trochu ako „filmová fotografia“, keď je latentný obraz tvorený vystavením citlivého materiálu v géli svetlu.
Akonáhle sú požadované molekuly pripojené na správnych miestach, výskumníci zmenšujú celú štruktúru pridaním kyseliny, ktorá blokuje negatívne náboje v polyakrylátovom géli tak, že už viac neodpudzujú a spôsobujú kontrakciu gélu, čím sa už môžu objekty zmenšiť. Pritom sa zachová zvýšené rozlíšenie. Takto sa vytvoria objekty aj v objeme okolo 1 mm³ s rozlíšením 50 nanometrov, pri asi 1 cm³ je rozlíšenie asi 500 nanometrov.
Takáto technológia by sa mohla využiť napríklad pre špecializované šošovky, ktoré by mohli byť použité na štúdium základných vlastností svetla. Táto technika môže tiež umožniť výrobu menších lepších šošoviek pre aplikácie, ako sú kamery pre mobilné telefóny, mikroskopy alebo endoskopy. V budúcnosti vedci tvrdia, že tento prístup by mohol byť použitý na budovanie nanorozmernej elektroniky alebo robotov.
