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Gli scienziati russi hanno costruito un microscopio che vede le cose sia dentro che fuori

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Proposto un approccio originale all’analisi 3D dei materiali a livello nanometrico.

Gli operatori del Laboratorio di nanobioingegneria dell'Istituto fisico-ingegneristico di biomedicina in collaborazione coi colleghi del Centro nazionale di ricerca medica di trapiantologia e di organi artificiali intitolato all'accademico V.I. Šumakov, dell'Istituto di chimica bioorganica dell'Accademia russa delle scienze, dell'Istituto di fisica e tecnologia di Mosca, della società "Snotra" e dell'Università Champagne-Ardenne di Reims (Francia) hanno proposto un approccio originale all'analisi 3D dei materiali a livello nanometrico, dopo averlo collaudato con successo su un dispositivo innovativo di produzione propria. L'articolo sull'esperimento effettuato è stato pubblicato sulla rivista Ultramicroscopy.

© FotoVisione d’insieme dello strumento realizzato, in condizioni di laboratorio (Università nazionale di ricerca nucleare MIFI)
Visione d’insieme dello strumento realizzato, in condizioni di laboratorio (Università nazionale di ricerca nucleare MIFI) - Sputnik Italia
Visione d’insieme dello strumento realizzato, in condizioni di laboratorio (Università nazionale di ricerca nucleare MIFI)

Gli ideatori sono riusciti a concentrare in un unico dispositivo tutti i pregi dei vari procedimenti moderni di misurazione di dimensioni nanometriche: i vantaggi del microscopio a scansione di sonda (l'analisi della superficie e dei parametri fisici dell'oggetto studiato), le qualità del microspettroscopio ottico (la mappatura chimica e l'individuazione delle caratteristiche ottiche), e anche le prerogative della nanotomografia (la resa precisa in 3D della struttura interna dell'oggetto sulla base di un gran numero di lastre). Questa combinazione di metodi diversi, oltre all'ottenimento di immagini 3D di alta qualità delle parti del materiale analizzato a livelli nanometrici, permette al tempo stesso anche di registrare in queste aree una ripartizione dimensionale delle proprietà meccaniche, elettriche, ottiche e chimiche dell'oggetto (ad esempio l'elasticità, la conduttività e la polarizzazione magnetica).

© FotoEsempio di dati di analisi su dimensione nanometrica, ottenuti con la combinazione di metodi di nanotomografia con sonda a scansione 3D e di microscopio ottico
Esempio di dati di analisi su dimensione nanometrica, ottenuti con la combinazione di metodi di nanotomografia con sonda a scansione 3D e di microscopio ottico  - Sputnik Italia
Esempio di dati di analisi su dimensione nanometrica, ottenuti con la combinazione di metodi di nanotomografia con sonda a scansione 3D e di microscopio ottico

Gli inventori hanno testato con successo l'apparecchio in una ricerca integrata sulle microsfere polimeriche marcanti fluorescenti, utilizzate nell'immodiagnosi mederna sia per l'individuazione multiparametrale di indicatori di diversi tipi di malattie sia nella medicina personalizzata per la rilevazione di eventi rari come la comparsa di cellule cancerose circolanti e di micrometastasi.

© FotoSistema per l’analisi tridimensionale integrata di nanomateriali. Sinistra in alto: disegno di un sistema combinato di nanotomografia in scansione 3D e di microscopo ottico. Destra in alto: schema di un apparecchio che comprende un dispositivo confocale, un obiettivo e un sistema di nanotomografia in scansione 3D. In basso: visione schematica d’insieme del sistema combinato (profilo).
Sistema per l’analisi tridimensionale integrata di nanomateriali. Sinistra in alto: disegno di un sistema combinato di nanotomografia in scansione 3D e di microscopo ottico.  Destra in alto: schema di un apparecchio che comprende un dispositivo confocale, un obiettivo e un sistema di  nanotomografia in scansione 3D. In basso: visione schematica d’insieme del sistema combinato (profilo). - Sputnik Italia
Sistema per l’analisi tridimensionale integrata di nanomateriali. Sinistra in alto: disegno di un sistema combinato di nanotomografia in scansione 3D e di microscopo ottico. Destra in alto: schema di un apparecchio che comprende un dispositivo confocale, un obiettivo e un sistema di nanotomografia in scansione 3D. In basso: visione schematica d’insieme del sistema combinato (profilo).

Come spiega il ricercatore di primo piano del Laboratorio di nanobioingegneria dell'Università nazionale di ricerca nucleare MIFI, il Dottore in scienze chimiche professor Igor' Nabiev: Questo approccio di tipo strumentale mantiene tutti i vantaggi del microscopio a scansione e del microspettroscopio ottico, consentendo di ottenere una caratterizzazione multiforme in 3D con un'efficace unione dei due metodi. I risultati della ricerca possono venire utilizzati per una completa conversione da bidimensionale a tridimensionale dei dati dell'analisi, ottenuti grazie all'uso della maggior parte dei metodi di nanoscopia a sonda ottica attuati con apparecchi moderni ad alta definizione.

Questa invenzione potrà essere impiegata per un'analisi complessiva di campioni di tessuto biologico; inoltre porta nuove possibilità nel campo del controllo di qualità per la fabbricazione di nanomateriali perfettamente integri, di sistemi di somministrazione mirata di farmaci con l'utilizzo di "container" di dimensioni nanometriche e anche nella risoluzione di problemi di sicurezza nanotecnoogica e delle questioni ad essi legate riguardanti l'individuazione della penetrazione di nanoparticelle in vari organi e nel tessuto di organismi viventi.

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