Истражувачи од Универзитетот Вашингтон во Сент Луис развија метод за откривање и класификација на наночестички и клетки што се движат низ течност, без тие да мора да се врзат за површината на сензорот или да се означат со флуоресцентни маркери.
Методот ги комбинира фотоакустиката, оптофлуидиката и машинското учење со резонатори засновани на таканаречени „шепкачки галериски модови“ (WGM). Овие оптички сензори се исклучително чувствителни, но досега најчесто можеле да детектираат честички само во непосредна близина на нивната површина.
Во новиот пристап, краток ласерски импулс ја погодува честичката додека таа слободно тече низ примерокот. Честичката ја апсорбира светлината, краткотрајно се загрева и брзо се шири, создавајќи мала акустична бранова. Таа носи информации за големината, обликот и составот на честичката.
Акустичниот сигнал патува низ течноста и стигнува до оптичкиот резонатор, кој ги претвора ситните вибрации во мерлив оптички сигнал. Така, системот може да анализира честички во многу поголем простор, наместо да зависи од нивниот директен контакт со мала сензорска површина.
Сензорот е изработен во стаклена капилара низ која протекува течниот примерок. Дел од капиларaта е проширен во микромеурче што ги поддржува WGM-режимите. Дизајнот го задржува оптичкото поле во стаклото, додека овозможува акустичните сигнали од течноста да стигнат до резонаторот.
Ова решение е важно за работа со сложени биолошки течности, како цела крв, каде што расејувањето и апсорпцијата на светлината често ги ограничуваат конвенционалните оптички сензори. Истражувачите покажале дека системот може да разликува суптилни сигнали во примероци од крв од пет животински видови.
За обработка на сложените спектрални податоци биле користени алгоритми за машинско учење. Тие помогнале да се издвојат обрасци што тешко би се забележале со традиционална анализа и да се подобри класификацијата на клетките и честичките.
Според истражувачите, технологијата би можела да придонесе за рано откривање заболувања, тестирање на местото на грижа, анализа на биолошки примероци и следење на загадувачи во животната средина. Особено ветувачка е можноста за откривање ретки клетки, како циркулирачки туморски клетки, без сложена подготовка на примерокот.
Резултатите се објавени во списанието Light: Science & Applications во трудот „Whispering-gallery-mode resonators for detection and classification of free-flowing nanoparticles and cells through photoacoustic signatures“.
