ภาพระยะใกล้ของโมเลกุล

ภาพระยะใกล้ของโมเลกุล

Time Stamp: 18 กุมภาพันธ์ 2023 5:05 น.
โหนดต้นทาง: 1964230
18 ก.พ. 2023 (ข่าวนาโนเวิร์ค) ลองนึกภาพไปสแกน MRI ของหัวเข่าของคุณ การสแกนนี้วัดความหนาแน่นของโมเลกุลของน้ำในข้อเข่าของคุณที่ความละเอียดประมาณหนึ่งลูกบาศก์มิลลิเมตร ซึ่งเป็นวิธีที่ดีในการระบุว่าวงเดือนในหัวเข่าฉีกขาดหรือไม่ แต่ถ้าคุณต้องการตรวจสอบข้อมูลโครงสร้างของโมเลกุลเดี่ยวที่มีขนาด XNUMX ลูกบาศก์นาโนเมตร หรือเล็กกว่าเครื่องสแกน MRI ที่มีความละเอียดดีที่สุดในปัจจุบันประมาณ XNUMX ล้านล้านเท่า นั่นคือเป้าหมายของ Dr. Amit Finkler จากแผนกฟิสิกส์เคมีและชีวภาพของ Weizmann Institute of Science ในการศึกษาล่าสุด (ใช้การตรวจสอบทางกายภาพ, “การทำแผนที่อิเล็กตรอนเดี่ยวสปินด้วยการตรวจเอกซเรย์แม่เหล็ก”) Finkler นักศึกษาระดับปริญญาเอก Dan Yudilevich และผู้ร่วมงานของพวกเขาจาก University of Stuttgart ประเทศเยอรมนี ได้ดำเนินการก้าวสำคัญในทิศทางดังกล่าว โดยแสดงให้เห็นถึงวิธีการใหม่ในการถ่ายภาพอิเล็กตรอนแต่ละตัว วิธีการซึ่งขณะนี้อยู่ในขั้นเริ่มต้น สักวันหนึ่งอาจนำไปใช้กับการถ่ายภาพโมเลกุลชนิดต่างๆ ซึ่งอาจปฏิวัติการพัฒนายาและลักษณะเฉพาะของวัสดุควอนตัม ข้อความ การตั้งค่าการทดลอง: เมมเบรนเพชรหนา 30 ไมครอนที่มีเซนเซอร์ 2,640 ตัวโดยเฉลี่ยที่ด้านบนสุดของแต่ละคอลัมน์ กำลังขยาย 32,650 เท่า (บนสุด) และ XNUMX เท่า (ล่าง) เทคนิคการถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก (MRI) ในปัจจุบันได้รับการ เป็นเครื่องมือในการวินิจฉัยโรคต่างๆ มานานหลายทศวรรษ แต่ในขณะที่เทคโนโลยีนี้ก้าวล้ำเพื่อชีวิตนับไม่ถ้วน มีปัญหาพื้นฐานบางอย่างที่ยังคงต้องแก้ไข ตัวอย่างเช่น ประสิทธิภาพการอ่านค่า MRI ต่ำมาก ซึ่งต้องใช้ตัวอย่างขนาดหลายร้อยพันล้านโมเลกุลของน้ำ – หากไม่มากกว่านั้น – เพื่อให้ทำงานได้ ผลข้างเคียงของความไร้ประสิทธิภาพนั้นคือผลลัพธ์จะถูกหาค่าเฉลี่ย สำหรับขั้นตอนการวินิจฉัยส่วนใหญ่ การหาค่าเฉลี่ยจะเหมาะสมที่สุด แต่เมื่อคุณหาค่าเฉลี่ยจากส่วนประกอบต่างๆ จำนวนมาก รายละเอียดบางอย่างจะหายไป – อาจเป็นการปกปิดกระบวนการสำคัญที่เกิดขึ้นในสเกลที่เล็กกว่า ปัญหานั้นจะเป็นปัญหาหรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับคำถามที่คุณถาม ตัวอย่างเช่น มีข้อมูลมากมายที่สามารถตรวจจับได้จากภาพถ่ายของฝูงชนในสนามฟุตบอลที่แน่นขนัด แต่ภาพถ่ายอาจไม่ใช่เครื่องมือที่ดีที่สุด เพื่อใช้ในกรณีที่เราต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับไฝที่แก้มของผู้นั่งในที่นั่งที่สามของแถวที่สิบสี่ หากเราต้องการรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับไฝให้มากขึ้น การเข้าใกล้อาจเป็นวิธีที่จะไป โดยพื้นฐานแล้ว Finkler และผู้ร่วมงานของเขากำลังแนะนำการถ่ายภาพระยะใกล้ระดับโมเลกุล การใช้เครื่องมือดังกล่าวอาจทำให้นักวิจัยสามารถตรวจสอบโครงสร้างของโมเลกุลที่สำคัญได้อย่างใกล้ชิด และอาจนำไปสู่การค้นพบใหม่ นอกจากนี้ ยังมีบางกรณีที่ "ผืนผ้าใบ" ขนาดเล็กอาจจำเป็นต่อการทำงาน เช่น ในขั้นตอนเบื้องต้นของการพัฒนายา แล้วเราจะบรรลุผลเทียบเท่า MRI ที่แม่นยำยิ่งขึ้นซึ่งสามารถทำงานกับตัวอย่างขนาดเล็กได้อย่างไร ไปจนถึงโมเลกุลเดี่ยว Finkler, Yudilevich และ Drs. ของ Stuttgart Rainer Stöhr และ Andrej Denisenko ได้พัฒนาวิธีการที่สามารถระบุตำแหน่งที่แม่นยำของอิเล็กตรอนได้ โดยอ้างอิงจากสนามแม่เหล็กหมุนซึ่งอยู่ในบริเวณใกล้เคียงกับศูนย์ว่างของไนโตรเจน ซึ่งเป็นข้อบกพร่องขนาดอะตอมในเพชรสังเคราะห์ชนิดพิเศษ ซึ่งใช้เป็นเซ็นเซอร์ควอนตัม เนื่องจากขนาดอะตอม เซ็นเซอร์นี้จึงไวเป็นพิเศษต่อการเปลี่ยนแปลงในบริเวณใกล้เคียง เนื่องจากธรรมชาติของควอนตัม ทำให้สามารถแยกแยะได้ว่ามีอิเล็กตรอนตัวเดียวหรือมากกว่านั้น ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการวัดตำแหน่งของอิเล็กตรอนแต่ละตัวด้วยความแม่นยำที่น่าทึ่ง "วิธีการใหม่นี้" Finkler กล่าว "อาจถูกควบคุมเพื่อให้มุมมองเสริมกับวิธีการที่มีอยู่ ในความพยายามที่จะเข้าใจโครงสร้าง หน้าที่ และไดนามิกของโมเลกุลศักดิ์สิทธิ์ได้ดีขึ้น" สำหรับ Finkler และเพื่อนร่วมงานของเขา งานวิจัยนี้เป็นขั้นตอนสำคัญในวิธีการสร้างภาพนาโนที่แม่นยำ และพวกเขามองเห็นอนาคตที่เราจะสามารถใช้เทคนิคนี้ในการถ่ายภาพโมเลกุลประเภทต่างๆ ซึ่งหวังว่าจะพร้อมสำหรับ ภาพระยะใกล้ของพวกเขา

ประทับเวลา:

เพิ่มเติมจาก นาโนเวิร์ค