Tongkat pengukur molekul dapat memajukan mikroskop resolusi super – Dunia Fisika

Jika Anda ingin mengukur suatu benda sehari-hari, Anda dapat menggunakan penggaris – sepotong bahan dengan panjang tetap dan pembagiannya ditandai secara teratur. Berkat perangkat baru yang disebut PicoRuler, prinsip pengukuran yang sama kini dapat diterapkan pada objek kecil seperti sel dan molekul. Dikembangkan oleh para peneliti di Julius-Maximilians Universität (JMU) Würzburg di Jerman, tongkat pengukur yang sangat kecil ini berfungsi di lingkungan biologis dan dapat digunakan untuk menguji kemampuan teknik mikroskop resolusi super untuk menggambarkan objek yang panjangnya kurang dari 10 nm.

Mikroskop resolusi super berdasarkan pencitraan fluoresensi telah berkembang pesat selama 20 tahun terakhir. Saat ini metode tersebut sudah menjadi hal yang rutin untuk menyelesaikan struktur sekecil beberapa nanometer – jauh di bawah batas difraksi untuk mikroskop cahaya tampak konvensional.

Untuk mendorong teknik ini lebih jauh, para peneliti memerlukan struktur referensi untuk mengkalibrasi kinerja mikroskop mereka. Metode kalibrasi utama yang digunakan saat ini bergantung pada struktur origami DNA buatan. Ini dapat disintesis untuk membawa beberapa fluorofor pada posisi terdefinisi dengan baik dengan jarak kurang dari 10 nm, memungkinkan mereka bertindak seperti penggaris untuk pencitraan di bawah 10 nm. Masalahnya adalah origami DNA bermuatan sangat negatif sehingga tidak dapat digunakan dalam media pencitraan seluler biologis di dunia nyata.

Mengklik pada tempatnya

Dipimpin oleh ahli bioteknologi Markus Sauer dan Gerti Beliu, tim JMU mengembangkan alternatif biokompatibel berdasarkan protein tiga bagian yang disebut antigen nuklir sel proliferasi (PCNA). Dengan memasukkan asam amino sintetik ke dalam protein ini pada posisi yang ditentukan secara tepat dengan jarak 6 nm, mereka memungkinkan molekul pewarna fluoresen untuk “mengklik” secara kimiawi pada protein tersebut dengan cara yang efisien. Struktur baru ini memungkinkan mereka menguji resolusi teknik yang dikenal sebagai akumulasi titik berbasis DNA untuk pencitraan dalam topografi skala nano (DNA-PAINT) hingga 6 nm. Sauer mengatakan ini mungkin juga penting untuk teknik lain seperti mikroskop rekonstruksi optik stokastik langsung (dSTORM), MINFLUX atau MINSTED.

“Teknik mikroskop canggih ini dapat mencapai resolusi spasial dalam kisaran beberapa nanometer, dan penggaris baru ini akan berfungsi sebagai alat kalibrasi untuk memverifikasi dan meningkatkan akurasinya,” katanya.

Menjelajahi struktur sel dari dalam

Para peneliti sekarang mencari cara untuk mengoptimalkan penggaris mereka untuk digunakan di berbagai lingkungan biologis, termasuk sel hidup. Arah pengembangan lainnya, kata Sauer, adalah dengan mengirimkan PicoRulers langsung ke dalam sel melalui teknik seperti injeksi mikro atau fungsionalisasi dengan peptida yang menembus sel. Perangkat ini dapat digunakan untuk mengeksplorasi struktur sel dari dalam, memperoleh pengetahuan yang dapat memajukan biologi seluler dan memberikan pemahaman yang lebih baik tentang penyakit dan jalur pengembangan obat.

“Tim kami juga fokus pada perluasan jangkauan biomolekul yang dapat digunakan sebagai PicoRulers,” kata Sauer. Dunia Fisika. “Untuk tujuan ini kami akan mempelajari berbagai protein dan kompleks biologis lainnya. Kami yakin bahwa pengembangan PicoRuler kami menandai langkah maju yang signifikan dalam bidang mikroskop resolusi super, menawarkan alat yang berharga untuk mengeksplorasi struktur seluler dan molekuler pada resolusi yang belum pernah terjadi sebelumnya.”

PicoRuler dijelaskan dalam advanced Material.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
• PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
• PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/molecular-measuring-stick-could-advance-super-resolution-microscopy/