في حين أصبح التصوير الهيكلي النانوي للخلايا ممكنًا الآن، إلا أنه لا يوجد تسجيل مباشر للتركيب الكيميائي لهذه المجالات. ابتكر العلماء في معهد بيكمان للعلوم والتكنولوجيا المتقدمة تقنية جديدة "لرؤية" التفاصيل المعقدة والتركيب الكيميائي للخلية البشرية بوضوح ودقة لا مثيل لهما. تتعامل طريقتهم مع تحديد الإشارة بطريقة فريدة وغير بديهية.
روهيت بهارجافا، أستاذ الهندسة الحيوية في جامعة كاليفورنيا جامعة إلينوي أوربانا شامبين وقال الذي قاد الدراسة "الآن، يمكننا أن نرى داخل الخلايا بدقة أكثر دقة وبتفاصيل كيميائية مهمة بسهولة أكبر من أي وقت مضى. يفتح هذا العمل العديد من الاحتمالات، بما في ذلك طريقة جديدة لدراسة الجوانب الكيميائية والفيزيائية المشتركة التي تحكم التطور البشري والمرض.
هذا العمل الجديد مستوحى من الخطوات الأخيرة في التصوير الكيميائي.
إن تعريض الخلية لضوء الأشعة تحت الحمراء يؤدي إلى رفع درجة حرارتها ويؤدي إلى توسع الخلية. يمكننا مقارنة كلب بودل بمقعد حديقة لنرى أنه لا يوجد عنصران يمتصان الأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء بنفس الطريقة. تظهر نظارات الرؤية الليلية أيضًا أن الأجسام الأكثر دفئًا تولد توقيعات أشعة تحت الحمراء أقوى من الأجسام الباردة. وينطبق الشيء نفسه داخل الخلية، حيث تطلق عدة أنواع من الجزيئات توقيعًا كيميائيًا معينًا وتمتص ضوء الأشعة تحت الحمراء بطول موجي مختلف. يمكن للعلماء تحديد موقع كل واحد منهم عن طريق التحليل الطيفي لأنماط الامتصاص.
بدلًا من تحليل أنماط الامتصاص على هيئة طيف لوني، فسر العلماء موجات الأشعة تحت الحمراء باستخدام كاشف إشارة: شعاع دقيق مثبت بالمجهر من أحد طرفيه، مع طرف رفيع يخدش سطح الخلية مثل إبرة النانو لمشغل الأسطوانات.
بعد توسع الخلية، تصبح حركة كاشف الإشارة أكثر تضخيمًا وتولد "ضوضاء": ما يسمى بالكهرباء الساكنة التي تعيق القياسات الكيميائية الدقيقة.
قال بهارجافا ، "إنه نهج بديهي لأننا معتادون على التفكير في الإشارات الأكبر على أنها أفضل. نعتقد أنه كلما كانت إشارة الأشعة تحت الحمراء أقوى، كلما ارتفعت درجة حرارة الخلية، وتوسعت أكثر، وأصبحت رؤيتها أسهل.
وقال سيث كينكل، باحث ما بعد الدكتوراه في مختبر البروفيسور بهارجافا والمؤلف الرئيسي للدراسة: "إنه مثل رفع القرص في محطة راديو ثابتة - الموسيقى ترتفع، ولكن الصوت الساكن كذلك."
"وبعبارة أخرى، بغض النظر عن مدى قوة إشارة الأشعة تحت الحمراء، فإن جودة التصوير الكيميائي لا يمكن أن تتحسن."
"كنا بحاجة إلى حل لوقف زيادة الضوضاء بجانب الإشارة."
بدلاً من تركيز طاقاتهم على أقوى إشارة ممكنة للأشعة تحت الحمراء، بدأ العلماء في تجربة أصغر إشارة يمكنهم إدارتها، مما يضمن قدرتهم على تنفيذ حلهم بفعالية قبل زيادة القوة.
كينكل محمد, "على الرغم من أن البدء على نطاق صغير كان أمرًا مخالفًا للحدس، فقد سمح لنا بتكريم عقد من أبحاث التحليل الطيفي ووضع أساس حاسم لمستقبل هذا المجال."
ويتيح هذا النهج تصويرًا كيميائيًا وبنيويًا عالي الدقة للخلايا على المستوى النانوي، وهو مقياس أصغر بـ 100,000 ألف مرة من خيط من الخلايا. شعر. والأهم من ذلك، أن هذه التقنية خالية من العلامات الفلورية أو جزيئات الصباغة لزيادة رؤيتها تحت المجهر.
المرجع مجلة:
