عصا القياس الجزيئي يمكن أن تقدم الفحص المجهري فائق الدقة - عالم الفيزياء

إذا كنت تريد قياس شيء تستخدمه يوميًا، فيمكنك استخدام المسطرة - وهي قطعة من مادة ذات طول ثابت وأقسام محددة بشكل منتظم. بفضل جهاز جديد يسمى PicoRuler، يمكن الآن تطبيق نفس مبدأ القياس على الأجسام الصغيرة مثل الخلايا والجزيئات. تم تطوير عصا القياس الصغيرة من قبل باحثين في جامعة يوليوس ماكسيميليان فورتسبورغ (JMU) في ألمانيا، وتعمل في البيئات البيولوجية ويمكن استخدامها لاختبار قدرة تقنيات الفحص المجهري فائقة الدقة على تصوير الأجسام التي يقل طولها عن 10 نانومتر.

لقد تطور الفحص المجهري فائق الدقة المعتمد على التصوير الفلوري بسرعة على مدار العشرين عامًا الماضية. لقد أصبح من الروتيني الآن أن تقوم مثل هذه الأساليب بتحليل هياكل صغيرة تصل إلى بضعة نانومترات، وهو ما يقل كثيرًا عن حد الحيود في الفحص المجهري التقليدي للضوء المرئي.

ولدفع هذه التقنيات إلى الأمام، يحتاج الباحثون إلى هياكل مرجعية لمعايرة أداء المجاهر الخاصة بهم. تعتمد طريقة المعايرة الرئيسية المستخدمة حاليًا على هياكل أوريغامي الحمض النووي الاصطناعية. يمكن تصنيعها لتحمل العديد من الفلوروفورات في مواضع محددة جيدًا على بعد أقل من 10 نانومتر، مما يسمح لها بالعمل مثل المساطر للتصوير تحت 10 نانومتر. تكمن المشكلة في أن أوريغامي الحمض النووي مشحون بشكل سلبي للغاية، وبالتالي لا يمكن استخدامه في وسائط التصوير الخلوي البيولوجي في العالم الحقيقي.

النقر في مكانه

بقيادة علماء التكنولوجيا الحيوية ماركوس سوير و جيرتي بيليو، قام فريق JMU بتطوير بديل متوافق حيويًا يعتمد على بروتين مكون من ثلاثة أجزاء يسمى المستضد النووي للخلايا المتكاثرة (PCNA). ومن خلال إدخال الأحماض الأمينية الاصطناعية على هذا البروتين في مواضع محددة بدقة ومتباعدة بمسافة 6 نانومتر، فقد أتاحوا لجزيئات الصبغة الفلورية أن "تنقر" عليه كيميائيًا بطريقة فعالة. سمح لهم هذا الهيكل الجديد باختبار دقة تقنية تُعرف باسم تراكم النقاط المستندة إلى الحمض النووي للتصوير في التضاريس النانوية (DNA-PAINT) وصولاً إلى 6 نانومتر. يقول سوير إنه قد يكون مهمًا أيضًا لتقنيات أخرى مثل الفحص المجهري العشوائي المباشر لإعادة البناء البصري (dSTORM)، أو MINFLUX، أو MINSTED.

ويقول: "يمكن لتقنيات الفحص المجهري المتقدمة هذه تحقيق دقة مكانية في نطاق بضعة نانومترات، وستكون المسطرة الجديدة بمثابة أداة معايرة للتحقق من دقتها وتعزيزها".

استكشاف بنية الخلية من الداخل

ويتطلع الباحثون الآن إلى تحسين مسطرةهم لاستخدامها في البيئات البيولوجية المختلفة، بما في ذلك الخلايا الحية. يقول سوير إن الاتجاه الآخر للتطوير يمكن أن يكون توصيل PicoRulers مباشرة إلى الخلايا نفسها من خلال تقنيات مثل الحقن المجهري أو التشغيل باستخدام الببتيدات التي تخترق الخلايا. ومن ثم يمكن استخدام هذه الأجهزة لاستكشاف بنية الخلية من الداخل، واكتساب المعرفة التي قد تؤدي إلى تطوير البيولوجيا الخلوية وتحقيق فهم أفضل للأمراض ومسارات تطوير الأدوية.

يكشف الفحص المجهري فائق الدقة عن آليات استنساخ لفيروس كورونا

يقول سوير: "يركز فريقنا أيضًا على توسيع نطاق الجزيئات الحيوية التي يمكن استخدامها كـ PicoRulers". عالم الفيزياء. "ولتحقيق هذه الغاية، سنبحث في بروتينات مختلفة ومجمعات بيولوجية أخرى. نحن مقتنعون بأن تطوير PicoRuler يمثل خطوة مهمة إلى الأمام في مجال الفحص المجهري فائق الدقة، مما يوفر أداة قيمة لاستكشاف الهياكل الخلوية والجزيئية بدقة غير مسبوقة.

تم وصف PicoRuler في المواد المتقدمة.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• المصدر https://physicsworld.com/a/molecular-measuring-stick-could-advance-super-resolution-microscopy/