نمای نزدیک مولکولی

نمای نزدیک مولکولی

تمبر زمان: 18 فوریه 2023، 5:05 صبح
گره منبع: 1964230
18 فوریه 2023 (اخبار نانوورک) تصور کنید که برای اسکن MRI از زانوی خود می روید. این اسکن چگالی مولکول‌های آب موجود در زانوی شما را با وضوح حدود یک میلی‌متر مکعب اندازه‌گیری می‌کند – که برای تعیین اینکه آیا مثلاً منیسک زانو پاره شده است یا خیر، عالی است. اما اگر نیاز به بررسی داده‌های ساختاری یک مولکول واحد داشته باشید که پنج نانومتر مکعب یا حدود ده تریلیون برابر کوچک‌تر از بهترین وضوحی است که اسکنرهای MRI فعلی قادر به تولید هستند، چه؟ این هدف دکتر آمیت فینکلر از گروه فیزیک شیمی و بیولوژیکی موسسه علوم ویزمن است. در یک مطالعه اخیر (بررسی فیزیکی اعمال شد, نقشه برداری اسپین های تک الکترونی با توموگرافی مغناطیسیفینکلر، دانشجوی دکترا، دن یودیلیویچ و همکارانشان از دانشگاه اشتوتگارت، آلمان، موفق شده اند گامی عظیم در این مسیر بردارند و روش جدیدی را برای تصویربرداری از تک تک الکترون ها نشان می دهند. این روش که اکنون در مراحل اولیه خود است، ممکن است روزی برای تصویربرداری از انواع مختلف مولکول ها قابل استفاده باشد، که می تواند تحولی در توسعه داروسازی و توصیف مواد کوانتومی ایجاد کند. متن تنظیم آزمایشی: یک غشای الماس با ضخامت 30 میکرون با یک حسگر، به طور متوسط، در بالای هر ستون، بزرگنمایی شده 2,640 برابر (بالا) و 32,650 برابر (پایین) تکنیک های تصویربرداری تشدید مغناطیسی فعلی (MRI) انجام شده است. برای چندین دهه در تشخیص طیف وسیعی از بیماری‌ها موثر است، اما در حالی که این فناوری برای زندگی‌های بی‌شماری پیشگام بوده است، برخی از مسائل اساسی وجود دارد که باید حل شوند. به عنوان مثال، راندمان بازخوانی MRI بسیار پایین است و برای عملکرد به اندازه نمونه صدها میلیارد مولکول آب - اگر نه بیشتر - نیاز دارد. عارضه جانبی آن ناکارآمدی این است که خروجی پس از آن میانگین می شود. برای اکثر روش‌های تشخیصی، میانگین‌گیری بهینه است، اما وقتی به طور متوسط ​​​​مولفه‌های مختلف را میانگین می‌گیرید، برخی از جزئیات از بین می‌روند - احتمالاً فرآیندهای مهمی را که در مقیاس کوچک‌تر اتفاق می‌افتند پنهان می‌کنند. اینکه آیا این یک مشکل است یا نه بستگی به سؤالی دارد که می‌پرسید: به عنوان مثال، اطلاعات زیادی وجود دارد که می‌توان از عکسی از جمعیت در یک استادیوم فوتبال مملو از جمعیت تشخیص داد، اما احتمالاً یک عکس بهترین ابزار نخواهد بود. اگر بخواهیم در مورد خال روی گونه فردی که در صندلی سوم ردیف چهاردهم نشسته است بیشتر بدانیم استفاده کنیم. اگر می‌خواستیم اطلاعات بیشتری در مورد خال جمع‌آوری کنیم، نزدیک‌تر شدن احتمالاً راهی برای رفتن خواهد بود. فینکلر و همکارانش اساساً یک عکس مولکولی نزدیک را پیشنهاد می کنند. استفاده از چنین ابزاری می‌تواند به محققان این توانایی را بدهد که ساختار مولکول‌های مهم را از نزدیک بررسی کنند و شاید راه را به سوی اکتشافات جدید هدایت کنند. علاوه بر این، مواردی وجود دارد که در آن یک "بوم" کوچک برای خود کار ضروری است - مانند مراحل اولیه توسعه دارویی. بنابراین چگونه می‌توان به معادل MRI دقیق‌تری دست یافت که بتواند روی نمونه‌های کوچک کار کند - دقیقاً تا هر مولکول؟ دکتر فینکلر، یودیلیویچ و اشتوتگارت. Rainer Stöhr و Andrej Denisenko روشی را ابداع کرده اند که می تواند مکان دقیق یک الکترون را مشخص کند. این بر اساس یک میدان مغناطیسی دوار است که در مجاورت یک مرکز خالی نیتروژن قرار دارد - یک نقص به اندازه اتم در یک الماس مصنوعی خاص که به عنوان یک سنسور کوانتومی استفاده می شود. به دلیل اندازه اتمی آن، این سنسور به ویژه به تغییرات نزدیک حساس است. به دلیل ماهیت کوانتومی آن، می‌تواند وجود یک الکترون منفرد یا بیشتر را تشخیص دهد، که آن را به ویژه برای اندازه‌گیری مکان یک الکترون منفرد با دقت باورنکردنی مناسب می‌کند. فینکلر می‌گوید: «این روش جدید می‌تواند برای ارائه دیدگاهی مکمل به روش‌های موجود، در تلاش برای درک بهتر تثلیث مولکولی مقدس ساختار، عملکرد و دینامیک استفاده شود.» برای فینکلر و همتایانش، این تحقیق گامی اساسی در راه تصویربرداری دقیق نانو است و آنها آینده ای را متصور می شوند که در آن ما قادر خواهیم بود از این تکنیک برای تصویربرداری از کلاس متنوعی از مولکول ها استفاده کنیم که امیدواریم برای آنها آماده باشد. نمای نزدیک آنها

تمبر زمان:

بیشتر از نانورک