Forskare vid University of Nottingham har utvecklat en genombrottsteknik som använder ljud snarare än ljus för att se inuti levande celler, med potentiell tillämpning vid stamcellstransplantationer och cancerdiagnos.

Den nya ultraljudstekniken i nanoskala använder kortare ljudvåglängder än optiska och kan till och med konkurrera med de optiska superupplösningsteknikerna som vann 2014 års Nobelpris i kemi.

Denna nya typ av sub-optisk fonon (ljud) bildbehandling ger ovärderlig information om strukturen, mekaniska egenskaper och beteende hos enskilda levande celler i en skala som inte uppnåtts tidigare.

Forskare från Optik- och fotonikgruppen vid Tekniska fakulteten, University of Nottingham, ligger bakom upptäckten, som publiceras i tidningen 'High resolution 3-D imaging of living cells with sub-optical wavelength phonon' i tidskriften Vetenskapliga rapporter .

"Människor är mest bekanta med ultraljud som ett sätt att se inuti kroppen - i de enklaste termerna har vi konstruerat det till den punkt där det kan titta in i en enskild cell. Nottingham är för närvarande den enda platsen i världen med denna förmåga, sa professor Matt Clark, som bidrog till studien.

I konventionell optisk mikroskopi, som använder ljus (fotoner), storleken på det minsta objektet du kan se (eller upplösningen) begränsas av våglängden.

För biologiska prover, våglängden kan inte bli mindre än för blått ljus eftersom energin som bärs på ljusfotoner i ultraviolett ljus (och kortare våglängder) är så hög att det kan förstöra bindningarna som håller ihop biologiska molekyler och skadar cellerna.

Optisk superupplösningsavbildning har också distinkta begränsningar i biologiska studier. Detta beror på att de fluorescerande färgämnena som den använder ofta är giftiga och det kräver enorma mängder ljus och tid för att observera och rekonstruera en bild som är skadlig för celler.

Till skillnad från ljus, ljudet har ingen högenergilast. Detta har gjort det möjligt för Nottingham-forskarna att använda mindre våglängder och se mindre saker och få högre upplösningar utan att skada cellbiologin.

"En stor sak är att som ultraljud på kroppen, ultraljud i cellerna orsakar ingen skada och kräver inga giftiga kemikalier för att fungera. På grund av detta kan vi se inuti celler som en dag kan sättas tillbaka i kroppen, till exempel som stamcellstransplantationer, ", tillägger professor Clark.