Lompatan kuantum untuk penelitian medis: mikroskop memperbesar struktur kecil | ilmu

Mikroskop kuantum bekerja dengan kejelasan 35% lebih – pada skala ikatan antara atom dalam sel – daripada proses pencitraan ultra-modern yang ada.

Meskipun masih merupakan bukti awal konsep, diharapkan pada akhirnya akan memiliki kegunaan yang luas, termasuk meningkatkan pemindaian MRI dan mempelajari degenerasi saraf dan efek antibiotik.

Peneliti utama Prof. Warwick Bowen dari University of Queensland mengatakan mikroskop kuantum mengungguli teknologi konvensional.

“Kami telah menunjukkan bahwa adalah mungkin untuk melampaui batas fisika klasik dan melihat hal-hal yang tidak dapat Anda lihat dengan mikroskop normal,” katanya.

Masalah umum dengan pencitraan struktur kecil adalah rasio sinyal yang dipancarkan oleh objek yang akan diperiksa dibandingkan dengan fluktuasi cahaya acak di latar belakang gambar.

Para ilmuwan sebelumnya telah memecahkan masalah ini dengan meningkatkan intensitas sumber cahaya mikroskop menggunakan laser miliaran kali lebih terang dari matahari – termasuk dalam teknik yang memenangkan Hadiah Nobel Kimia pada tahun 2014.

Hal ini dapat menyebabkan masalah dengan sampel biologis yang diperiksa, kata Prof. Brant Gibson dari RMIT, yang tidak terlibat dalam penelitian tersebut.

“Mereka terbunuh, mereka mengubah perilaku mereka,” kata Bowen. “Segala macam hal terjadi yang membuatnya sangat sulit untuk menafsirkan apa yang terjadi dalam sistem biologis.”

Untuk mendapatkan gambar yang lebih jelas, mikroskop baru menggunakan teknologi kuantum untuk mengurangi fluktuasi cahaya acak dalam gambar. Ia bekerja dengan belitan kuantum, sebuah fenomena di mana foton cahaya terhubung satu sama lain – efek yang disebut Einstein sebagai “interaksi hantu di kejauhan”.

Mikroskop memeriksa getaran molekul di dalam sel. “Ini pada dasarnya memberi tahu Anda ikatan kimia apa yang ada di daerah sel tertentu,” kata Bowen. “Telah terbukti mampu membedakan sel kanker dari sel sehat.”

“Jika teknik yang diusulkan ini dapat memperoleh lebih banyak informasi dari penggunaan tingkat cahaya yang kurang intens, maka saya pikir itu hasil yang cukup mendalam,” kata Gibson.

Prof. Dayong Jin dari University of Technology Sydney, yang tidak terlibat dalam penelitian tersebut, mengatakan akan membutuhkan waktu sebelum teknologi pencitraan baru diadopsi secara luas.

Sebagai contoh, Jin mengutip penelitian pemenang Hadiah Nobel 2014: Ini pertama kali dikembangkan pada awal 1990-an, tetapi butuh lebih dari satu dekade untuk diperkenalkan di laboratorium di seluruh dunia.

“Semoga mikroskop kuantum dapat dikembangkan dan ditingkatkan secara luas dalam 10 tahun,” kata Jin.

Para peneliti berharap dapat lebih meningkatkan kinerja mikroskop baru untuk mendapatkan gambar yang sekitar sepuluh kali lebih jelas dari teknologi sebelumnya.