Молекулярний вимірювальний стрижень може вдосконалити мікроскопію з надвисокою роздільною здатністю – Physics World

Якщо ви хочете виміряти повсякденний предмет, ви можете скористатися лінійкою – шматком матеріалу з фіксованою довжиною та регулярними позначками. Завдяки новому пристрою під назвою PicoRuler тепер той самий принцип вимірювання можна застосувати до крихітних об’єктів, таких як клітини та молекули. Розроблена дослідниками з Університету Юліуса-Максиміліана (JMU) Вюрцбурга в Німеччині, мініатюрна мірна паличка працює в біологічних середовищах і може використовуватися для перевірки здатності методів мікроскопії з високою роздільною здатністю знімати зображення об’єктів довжиною менше 10 нм.

Мікроскопія з надвисокою роздільною здатністю на основі флуоресцентної візуалізації швидко розвивалася протягом останніх 20 років. Зараз такі методи є звичайним для визначення структур розміром у кілька нанометрів, що значно нижче межі дифракції для традиційної мікроскопії у видимому світлі.

Щоб просувати ці методи далі, дослідникам потрібні еталонні структури для калібрування продуктивності їхніх мікроскопів. Основний метод калібрування, який зараз використовується, базується на штучних структурах орігамі ДНК. Їх можна синтезувати для перенесення кількох флуорофорів у чітко визначених положеннях на відстані менше 10 нм одна від одної, що дозволяє їм діяти як лінійки для зображень під 10 нм. Проблема полягає в тому, що ДНК-орігамі дуже негативно заряджена і, отже, не може використовуватися в реальному світі біологічних клітинних зображень.

Клацання на місці

На чолі з біотехнологами Маркус Зауер та Герті Беліу, команда JMU розробила біосумісну альтернативу на основі трикомпонентного білка, який називається ядерним антигеном проліферуючих клітин (PCNA). Вводячи синтетичні амінокислоти в цей білок у точно визначені місця на відстані 6 нм одна від одної, вони дозволили молекулам флуоресцентного барвника хімічно «клацати» на ньому ефективним способом. Ця нова структура дозволила їм перевірити роздільну здатність техніки, відомої як накопичення точок на основі ДНК для зображення в нанорозмірній топографії (DNA-PAINT) до 6 нм. Сауер каже, що це також може бути важливим для інших методів, таких як пряма стохастична оптична реконструкція мікроскопії (dSTORM), MINFLUX або MINSTED.

«Ці вдосконалені методи мікроскопії можуть досягти просторової роздільної здатності в діапазоні кількох нанометрів, і нова лінійка слугуватиме інструментом калібрування для перевірки та підвищення їх точності», — говорить він.

Вивчення будови клітини зсередини

Зараз дослідники прагнуть оптимізувати свою лінійку для використання в різних біологічних середовищах, включаючи живі клітини. Іншим напрямком розвитку, каже Сауер, може бути доставка PicoRulers безпосередньо в самі клітини за допомогою таких методів, як мікроін’єкції або функціональність пептидами, що проникають у клітини. Таким чином, пристрої можна використовувати для дослідження структури клітини зсередини, отримуючи знання, які могли б просунути клітинну біологію та краще зрозуміти хвороби та шляхи розробки ліків.

«Наша команда також зосереджується на розширенні діапазону біомолекул, які можна використовувати як PicoRulers», — розповідає Зауер. Світ фізики. «З цією метою ми будемо вивчати різні білки та інші біологічні комплекси. Ми переконані, що розробка PicoRuler знаменує собою значний крок вперед у галузі мікроскопії з високою роздільною здатністю, пропонуючи цінний інструмент для дослідження клітинних і молекулярних структур із безпрецедентною роздільною здатністю».

PicoRuler описано в нові матеріали.

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
• ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
• PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
• джерело: https://physicsworld.com/a/molecular-measuring-stick-could-advance-super-resolution-microscopy/