Vaikka solujen nanomittakaavan rakenteellinen kuvantaminen on nyt mahdollista, näiden domeenien kemiallisen koostumuksen suora tallennus puuttuu. Beckman Institute for Advanced Science and Technology -instituutin tutkijat loivat uuden tekniikan "nähdäkseen" ihmissolun monimutkaiset yksityiskohdat ja kemiallisen koostumuksen ennennäkemättömän selkeästi ja tarkasti. Heidän menetelmänsä lähestyy signaalin tunnistamista ainutlaatuisella ja intuitiivisella tavalla.
Rohit Bhargava, biotekniikan professori Illinoisin yliopisto Urbana-Champaign joka johti tutkimusta, sanoi: "Nyt voimme nähdä solujen sisällä paljon hienommalla resoluutiolla ja merkittävillä kemiallisilla yksityiskohdilla helpommin kuin koskaan. Tämä työ avaa monia mahdollisuuksia, mukaan lukien uuden tavan tarkastella yhdistettyjä kemiallisia ja fysikaalisia näkökohtia, jotka ohjaavat ihmisen kehitystä ja sairauksia."
Tämä uusi teos on saanut inspiraationsa kemiallisen kuvantamisen viimeisistä harppauksista.
Solun altistaminen IR-valolle nostaa sen lämpötilaa ja johtaa solun laajennus. Voimme verrata villakoiraa puistonpenkkiin nähdäksemme, ettei kaksi esinettä absorboi infrapunaaallonpituuksia samalla tavalla. Pimeänäkölasit osoittavat myös, että lämpimät esineet luovat voimakkaampia infrapunasignaaleja kuin viileämmät. Sama on totta solun sisällä, jossa useat molekyylityypit vapauttavat tietyn kemiallisen allekirjoituksen ja absorboivat IR-valoa eri aallonpituudella. Tutkijat voivat tunnistaa kunkin sijainnin analysoimalla spektroskooppisesti absorptiokuvioita.
Sen sijaan, että tutkijat olisivat analysoineet absorptiokuvioita värispektrinä, tutkijat tulkitsevat IR-aallot signaalintunnistimella: mikroskooppiin kiinnitetty pieni säde toisessa päässä, hienolla kärjellä, joka raapii solun pintaa kuin levysoittimen nanomittakaavainen neula.
Solun laajennuksen jälkeen signaalinilmaisimen liike liioittelee ja tuottaa "kohinaa": niin sanottua staattista, joka estää tarkkoja kemiallisia mittauksia.
Bhargava sanoi, ”Se on intuitiivinen lähestymistapa, koska olemme valmiita pitämään suurempia signaaleja parempina. Uskomme, että mitä voimakkaampi IR-signaali, sitä korkeammaksi solun lämpötila tulee, sitä enemmän se laajenee ja sitä helpompi on nähdä.
Seth Kenkel, professori Bhargavan laboratorion tutkijatohtori ja tutkimuksen johtava kirjoittaja, sanoi: "Se on kuin kääntäisi staattisen radioaseman valitsinta ylöspäin – musiikki kovenee, mutta niin myös staattinen."
"Toisin sanoen, vaikka IR-signaalista tuli kuinka voimakas, kemiallisen kuvantamisen laatu ei voinut kehittyä."
"Tarvitsimme ratkaisun estääksemme kohinan lisääntymisen signaalin rinnalla."
Sen sijaan, että he olisivat keskittäneet energiansa voimakkaimpaan mahdolliseen IR-signaaliin, tutkijat alkoivat kokeilla pienimmällä hallituksellaan olevalla signaalilla varmistaakseen, että he pystyivät toteuttamaan ratkaisunsa tehokkaasti ennen voimakkuuden lisäämistä.
Kenkel sanoi, "Vaikka "vastakohtaista", pienestä lähtien saimme kunnioittaa vuosikymmenen spektroskopiatutkimusta ja luoda kriittistä pohjaa alan tulevaisuudelle.
Lähestymistapa mahdollistaa solujen korkearesoluutioisen kemiallisen ja rakenteellisen kuvantamisen nanomittakaavassa – mittakaavassa 100,000 XNUMX kertaa pienempi kuin solujen säie. hiukset. Mikä tärkeintä, tämä tekniikka ei sisällä fluoresoivia leimaus- tai värjäysmolekyylejä niiden näkyvyyden lisäämiseksi mikroskoopissa.
Lehden viite:
- Seth Kenkel, Mark Gryka, et ai. Solujen ultrarakenteen kemiallinen kuvantaminen nollapoikkeaman infrapunaspektroskooppisilla mittauksilla. PNAS. DOI: 10.1073 / pnas.2210516119
