چوب اندازه گیری مولکولی می تواند میکروسکوپ با وضوح فوق العاده - دنیای فیزیک را پیش ببرد

اگر می‌خواهید یک شیء روزمره را اندازه‌گیری کنید، ممکن است از یک خط‌کش استفاده کنید - قطعه‌ای از مواد با طول ثابت و تقسیم‌بندی‌های منظم. به لطف دستگاه جدیدی به نام PicoRuler، اکنون می توان همان اصل اندازه گیری را برای اجسام کوچک مانند سلول ها و مولکول ها اعمال کرد. این چوب اندازه گیری کوچک که توسط محققان دانشگاه Julius-Maximilians (JMU) Würzburg در آلمان ابداع شد، در محیط های بیولوژیکی کار می کند و می تواند برای آزمایش توانایی تکنیک های میکروسکوپ با وضوح فوق العاده برای تصویربرداری از اجسام کمتر از 10 نانومتر استفاده شود.

میکروسکوپ با وضوح فوق العاده بر اساس تصویربرداری فلورسانس در 20 سال گذشته به سرعت توسعه یافته است. اکنون حل کردن ساختارهایی به کوچکی چند نانومتر - بسیار کمتر از حد پراش برای میکروسکوپ مرئی معمولی برای چنین روش‌هایی امری عادی است.

برای پیشبرد این تکنیک‌ها، محققان به ساختارهای مرجع برای کالیبره کردن عملکرد میکروسکوپ‌هایشان نیاز دارند. روش اصلی کالیبراسیون که در حال حاضر مورد استفاده قرار می گیرد، بر ساختارهای اوریگامی DNA مصنوعی متکی است. اینها را می توان برای حمل چندین فلوروفور در موقعیت های کاملاً تعریف شده با فاصله کمتر از 10 نانومتر سنتز کرد و به آنها اجازه می دهد مانند خط کش برای تصویربرداری زیر 10 نانومتر عمل کنند. مشکل این است که اوریگامی DNA به شدت بار منفی دارد و بنابراین نمی توان از آن در رسانه های تصویربرداری سلولی بیولوژیکی واقعی استفاده کرد.

کلیک کردن در محل

به رهبری بیوتکنولوژیست ها مارکوس سائر و گرتی بلیوتیم JMU یک جایگزین زیست سازگار بر اساس یک پروتئین سه بخشی به نام آنتی ژن هسته ای سلول تکثیر کننده (PCNA) ایجاد کرد. با وارد کردن آمینو اسیدهای مصنوعی بر روی این پروتئین در موقعیت‌های دقیقاً تعریف‌شده در فاصله 6 نانومتری، آن‌ها این امکان را برای مولکول‌های رنگ فلورسنت فراهم کردند تا از نظر شیمیایی روی آن کلیک کنند. این ساختار جدید به آن‌ها اجازه داد تا وضوح تکنیکی به نام تجمع نقاط مبتنی بر DNA را برای تصویربرداری در توپوگرافی در مقیاس نانو (DNA-PAINT) تا ۶ نانومتر آزمایش کنند. Sauer می‌گوید که می‌تواند برای تکنیک‌های دیگری مانند میکروسکوپ بازسازی نوری مستقیم تصادفی (dSTORM)، MINFLUX یا MINSTED نیز مهم باشد.

او می‌گوید: «این تکنیک‌های میکروسکوپی پیشرفته می‌توانند به وضوح‌های فضایی در محدوده چند نانومتر دست یابند و خط‌کش جدید به عنوان یک ابزار کالیبراسیون برای تأیید و افزایش دقت آنها عمل خواهد کرد».

بررسی ساختار سلولی از درون

اکنون محققان به دنبال بهینه سازی خط کش خود برای استفاده در محیط های مختلف بیولوژیکی از جمله سلول های زنده هستند. سائر می‌گوید جهت دیگری برای توسعه می‌تواند این باشد که PicoRulers را مستقیماً به درون خود سلول‌ها از طریق تکنیک‌هایی مانند تزریق میکرو یا عامل‌سازی با پپتیدهای نافذ به سلول تحویل دهیم. بنابراین می‌توان از این دستگاه‌ها برای کاوش ساختار سلول از درون، به دست آوردن دانشی استفاده کرد که ممکن است زیست‌شناسی سلولی را ارتقا بخشد و درک بهتری از بیماری‌ها و مسیرهای توسعه دارو به ارمغان آورد.

Sauer می گوید: «تیم ما همچنین بر گسترش دامنه زیست مولکول هایی که می توانند به عنوان PicoRulers استفاده شوند تمرکز می کنند. دنیای فیزیک. برای این منظور، پروتئین‌های مختلف و سایر مجتمع‌های بیولوژیکی را بررسی خواهیم کرد. ما متقاعد شده‌ایم که توسعه PicoRuler ما یک گام مهم رو به جلو در زمینه میکروسکوپ با وضوح فوق‌العاده است و ابزار ارزشمندی برای کاوش ساختارهای سلولی و مولکولی در وضوح‌های بی‌سابقه ارائه می‌دهد.

PicoRuler در شرح داده شده است مواد پیشرفته.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
• PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
• PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/molecular-measuring-stick-could-advance-super-resolution-microscopy/