Kuigi rakkude nanomõõtmeline struktuurne pildistamine on nüüd võimalik, puudub nende domeenide keemilise koostise otsene registreerimine. Beckmani arenenud teaduse ja tehnoloogia instituudi teadlased lõid uudse tehnika, et "näha" inimraku keerulisi detaile ja keemilist koostist võrratu selguse ja täpsusega. Nende meetod läheneb signaali tuvastamisele ainulaadsel ja intuitiivsel viisil.
Rohit Bhargava, ülikooli bioinseneri professor Illinoisi ülikool Urbana-Champaign kes uuringut juhtis, ütles: "Nüüd näeme rakkude sisemust palju peenema eraldusvõimega ja oluliste keemiliste detailidega lihtsamini kui kunagi varem. See töö avab palju võimalusi, sealhulgas uut viisi inimarengut ja haigusi reguleerivate kombineeritud keemiliste ja füüsikaliste aspektide uurimiseks.
See uus töö on inspireeritud keemilise pildistamise viimastest sammudest.
Raku kokkupuude infrapunavalgusega tõstab selle temperatuuri ja põhjustab raku laienemine. Võime võrrelda puudlit pargipingiga, et näha, et kaks eset ei neela infrapuna lainepikkusi samamoodi. Öönägemisprillid näitavad ka, et soojemad objektid tekitavad tugevama infrapunasignaali kui jahedamad. Sama kehtib raku sees, kus mitut tüüpi molekulid vabastavad teatud keemilise allkirja ja neelavad IR-valgust erineval lainepikkusel. Teadlased saavad neeldumismustreid spektroskoopiliselt analüüsides tuvastada igaühe asukoha.
Selle asemel, et analüüsida neeldumismustreid värvispektrina, tõlgendasid teadlased IR-laineid signaalidetektoriga: ühest otsast oli mikroskoobi külge kinnitatud väike kiir, mille peen ots kraabib raku pinda nagu plaadimängija nanomõõtmeline nõel.
Pärast raku laienemist muutub signaalidetektori liikumine liialdatumaks ja tekitab "müra": nn staatilist, mis takistab täpseid keemilisi mõõtmisi.
Bhargava ütles: „See on intuitiivne lähenemine, sest oleme valmis pidama suuremaid signaale paremaks. Arvame, et mida tugevam on IR-signaal, seda kõrgemaks muutub raku temperatuur, seda rohkem see laieneb ja seda lihtsam on seda näha.
Seth Kenkel, professor Bhargava labori järeldoktor ja uuringu juhtiv autor, ütles: "See on nagu staatilise raadiojaama ketta keeramine – muusika läheb valjemaks, aga ka staatiline."
"Teisisõnu, hoolimata sellest, kui võimsaks IR-signaal muutus, ei saanud keemilise pildistamise kvaliteet edeneda."
"Vajasime lahendust, et peatada müra suurenemine koos signaaliga."
Selle asemel, et koondada oma energia võimalikult tugevale IR-signaalile, hakkasid teadlased katsetama väikseima signaaliga, mida nad suutsid hallata, tagades, et nad suudavad enne tugevuse suurendamist oma lahendust tõhusalt rakendada.
Kenkel ütles, "Kuigi "vastupidine", võimaldas väikesest alustamine austada kümme aastat kestnud spektroskoopiauuringuid ja panna kriitilise aluse valdkonna tulevikule.
See lähenemisviis võimaldab rakkude kõrge eraldusvõimega keemilist ja struktuurset kujutist nanoskaalal – skaala on 100,000 XNUMX korda väiksem kui juuksed. Kõige tähtsam on see, et see tehnika ei sisalda fluorestseeruvaid märgistus- ega värvimolekule, et suurendada nende nähtavust mikroskoobi all.
Ajakirja viide:
- Seth Kenkel, Mark Gryka jt. Rakulise ultrastruktuuri keemiline pildistamine null-painde infrapunaspektroskoopiliste mõõtmiste abil. PNAS. DOI: 10.1073 / pnas.2210516119
