Nuvarande toppmoderna tekniker har tydliga begränsningar när det gäller att avbilda de minsta nanopartiklarna, vilket gör det svårt för forskare att studera virus och andra strukturer på molekylär nivå.

Forskare från University of Houston och University of Texas M.D. Anderson Cancer Center har rapporterat i Naturkommunikation en ny optisk bildteknik för objekt i nanoskala, förlitar sig på ospridda ljus för att detektera nanopartiklar så små som 25 nanometer i diameter. Teknologin, känd som PANORAMA, använder en glasskiva täckt med guld nanoskivor, gör det möjligt för forskare att övervaka förändringar i ljusöverföringen och bestämma målets egenskaper.

PANORAMA har fått sitt namn från Plasmonic Nano-aperture Label-free Imaging (PlAsmonic NanO-apeRture LAbel-free imaging), betecknar teknikens nyckelegenskaper. PANORAMA kan användas för att upptäcka, räkna och bestämma storleken på individuella dielektriska nanopartiklar.

Wei-Chuan Shih, professor i el- och datateknik vid UH och motsvarande författare för uppsatsen, sa att det minsta genomskinliga föremålet i en standardmikroskopburkbild är mellan 100 nanometer och 200 nanometer. Det beror främst på att de – förutom att vara så små – inte reflekterar, absorbera eller "sprida" tillräckligt med ljus, vilket skulle kunna göra det möjligt för bildbehandlingssystem att upptäcka deras närvaro.

Märkning är en annan vanlig teknik; det kräver att forskare vet något om partikeln de studerar – att ett virus har ett spikprotein, till exempel – och konstruera ett sätt att märka den egenskapen med fluorescerande färgämne eller någon annan metod för att lättare upptäcka partikeln.

"Annat, det kommer att verka lika osynligt som en liten dammpartikel under mikroskopet, eftersom den är för liten för att upptäcka, " sa Shih.

En annan nackdel? Märkning är bara användbar om forskarna redan vet åtminstone något om partikeln de vill studera.

"Med PANORAMA, du behöver inte göra märkningen, "Sa Shih. "Du kan se det direkt eftersom PANORAMA inte är beroende av att detektera det spridda ljuset från nanopartikeln."

Istället, systemet gör det möjligt för observatörer att upptäcka ett genomskinligt mål så litet som 25 nanometer genom att övervaka ljustransmission genom den guld nanodisc-täckta glasskivan. Genom att övervaka förändringar i ljuset, de kan upptäcka de närliggande nanopartiklarna. Det optiska avbildningssystemet är ett standardljusfältsmikroskop som vanligtvis finns i alla labb. Det finns inget behov av lasrar eller interferometrar som krävs i många andra etikettfria bildtekniker.

"Storleksgränsen har inte uppnåtts, enligt uppgifterna. Vi stannade vid 25 nm nanopartiklar helt enkelt för att det är den minsta polystyrennanopartikeln på marknaden, " sa Shih.