Un gros plan moléculaire

18 févr.2023 (Actualités Nanowerk) Imaginez passer une IRM du genou. Cette analyse mesure la densité des molécules d'eau présentes dans votre genou, à une résolution d'environ un millimètre cube - ce qui est idéal pour déterminer si, par exemple, un ménisque du genou est déchiré. Mais que se passe-t-il si vous avez besoin d'étudier les données structurelles d'une seule molécule de cinq nanomètres cubes, soit environ dix billions de fois plus petite que la meilleure résolution que les scanners IRM actuels sont capables de produire ? C'est l'objectif du Dr Amit Finkler du département de physique chimique et biologique de l'Institut Weizmann des sciences. Dans une étude récente (Examen physique appliqué, "Cartographier les spins d'un seul électron avec la tomographie magnétique"), Finkler, le doctorant Dan Yudilevich et leurs collaborateurs de l'Université de Stuttgart, en Allemagne, ont réussi à faire un pas de géant dans cette direction, en démontrant une nouvelle méthode d'imagerie des électrons individuels. La méthode, actuellement à ses débuts, pourrait un jour être applicable à l'imagerie de différents types de molécules, ce qui pourrait révolutionner le développement de produits pharmaceutiques et la caractérisation de matériaux quantiques. Le montage expérimental : une membrane de diamant de 30 microns d'épaisseur avec un capteur, en moyenne, en haut de chaque colonne, agrandie 2,640 32,650 fois (en haut) et XNUMX XNUMX fois (en bas). Les techniques actuelles d'imagerie par résonance magnétique (IRM) ont été ont joué un rôle déterminant dans le diagnostic d'un vaste éventail de maladies pendant des décennies, mais bien que la technologie ait été révolutionnaire pendant d'innombrables vies, certains problèmes sous-jacents restent à résoudre. Par exemple, l'efficacité de lecture de l'IRM est très faible, nécessitant une taille d'échantillon de centaines de milliards de molécules d'eau - sinon plus - pour fonctionner. L'effet secondaire de cette inefficacité est que la production est alors moyennée. Pour la plupart des procédures de diagnostic, la moyenne est optimale, mais lorsque vous calculez la moyenne de tant de composants différents, certains détails sont perdus, ce qui peut masquer des processus importants qui se produisent à plus petite échelle. Que ce soit un problème ou non dépend de la question que vous posez : par exemple, il y a beaucoup d'informations qui pourraient être détectées à partir d'une photographie d'une foule dans un stade de football bondé, mais une photo ne serait probablement pas le meilleur outil. à utiliser si l'on souhaite en savoir plus sur le grain de beauté sur la joue de la personne assise au troisième siège du quatorzième rang. Si nous voulions recueillir plus de données sur la taupe, se rapprocher serait probablement la voie à suivre. Finkler et ses collaborateurs proposent essentiellement un gros plan moléculaire. L'utilisation d'un tel outil pourrait permettre aux chercheurs d'inspecter de près la structure de molécules importantes et peut-être ouvrir la voie à de nouvelles découvertes. De plus, il y a des cas où une petite "toile" serait essentielle au travail lui-même - comme dans les étapes préliminaires du développement pharmaceutique. Alors, comment peut-on obtenir un équivalent IRM plus précis qui peut fonctionner sur de petits échantillons - jusqu'à la molécule individuelle ? Finkler, Yudilevich et Drs de Stuttgart. Rainer Stöhr et Andrej Denisenko ont développé une méthode qui permet de localiser avec précision l'emplacement d'un électron. Il est basé sur un champ magnétique tournant qui se trouve à proximité d'un centre de lacune d'azote - un défaut de la taille d'un atome dans un diamant synthétique spécial, qui est utilisé comme capteur quantique. En raison de sa taille atomique, ce capteur est particulièrement sensible aux changements à proximité ; en raison de sa nature quantique, il peut différencier si un seul électron est présent ou plus, ce qui le rend particulièrement adapté pour mesurer l'emplacement d'un électron individuel avec une précision incroyable. "Cette nouvelle méthode", déclare Finkler, "pourrait être exploitée pour fournir un point de vue complémentaire aux méthodes existantes, dans le but de mieux comprendre la sainte trinité moléculaire de la structure, de la fonction et de la dynamique". Pour Finkler et ses pairs, cette recherche est une étape cruciale sur la voie de la nanoimagerie précise, et ils envisagent un avenir dans lequel nous pourrions utiliser cette technique pour imager une classe diversifiée de molécules, qui, espérons-le, seront prêtes pour leur gros plan.

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• La source: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62405.php