В Ростовской области уже почти месяц бушует эпидемия, но медики до сих пор не смогли точно определить, каким вирусом она вызвана. Между тем в Институте теоретической и экспериментальной физики (Москва) создан уникальный прибор, позволяющий быстро — за секунды — и надежно идентифицировать вирусы.
Существующие способы обнаружения и идентификации вирусов, как правило, весьма растянуты во времени, и вирусологи весьма нуждаются именно в экспресс-приборах. В ИТЭФ создана весьма сложная методика, позволившая гарантированно определить конкретные вирусы, в частности вирус полиомиелита.
Ученым пришла в голову отличная идея использования в этой совершенно нетрадиционной области туннельного микроскопа. Сканирующий туннельный микроскоп, работающий на уровне атомарного разрешения, вошел в научный обиход сравнительно недавно. Главное "действующее лицо" микроскопа — тончайшая игла, вершина которой имеет размер в несколько атомов. Если приложить к игле (катоду) незначительное напряжение и приблизить ее к исследуемому образцу на ангстремные расстояния, то между образцом и кончиком иглы создается электрическое поле очень высокой напряженности и возникает так называемый туннельный ток. Игла с помощью пьезоэлектрического "двигателя" сканирует поверхность образца с шагом движения 0,1 ангстрема. Поскольку размеры атомов в среднем не превышают несколько ангстрем, то можно сказать, что игла буквально ощупывает их поверхность. При этом если атом выступает над поверхностью, то туннельный ток растет, и наоборот. В итоге получается распределение величин тока по поверхности образца — а это практически адекватно расположению атомов.
Из-за малых расстояний между исследуемым объектом и катодом для работы туннельного микроскопа не требуется специальных вакуумных условий, так как на ангстремных расстояниях не происходит рассеивания электронов. А это означает, что анализируемый объект во время исследований может находиться и на воздухе, и в водной среде. Такое уникальное свойство туннельного микроскопа в лаборатории профессора Александра Суворова использовали в совершенно новой области — в вирусологии. Оказалось, что если находящийся в воде вирус попадает в промежуток между катодом и анодом, то он экранирует электрическое поле, что дает возможность получать изображение этого вируса.
Хотя на первый взгляд все вирусы похожи друг на друга, полученные с помощью туннельного микроскопа фотографии позволяют определить их особенности. В частности, было установлено, что у различных вирусов разная реакция на воздействие импульсами ничтожно малого электрического тока. Это новый, очень интересный научный результат, теоретическое обоснование которого еще впереди. По реакции на воздействие, выявляемой по характерным изменениям микроскопических изображений, и осуществляется идентификация микроорганизмов.
Прибор на основе сканирующего туннельного микроскопа, разработанный в ИТЭФ в сотрудничестве с Российской академией медицинских наук, может за секунды идентифицировать находящийся в образце вирус. Методика ИТЭФ уникальна, готовится ее патентование за рубежом.
Сейчас специалисты ИТЭФ работают над расширением базы данных по идентификации вирусов. В сотрудничестве с хирургами будет разрабатываться прибор и методика идентификации микроорганизмов в плазме крови. Речь идет об экспресс-анализе крови, например во время операции, на наличие в ней определенных вирусов.
Исследования ИТЭФ имеют финансовую поддержку от правительства Москвы. А официальный заказчик работы — московское государственное предприятие "Мосводоканал", который хотел бы получить эффективный прибор и методику определения микроорганизмов в воде для систем водоснабжения.
АЛЕКСАНДР Ъ-КУЗНЕЦОВ