Míg a sejtek nanoméretű szerkezeti képalkotása ma már lehetséges, ezeknek a doméneknek a kémiai összetételének közvetlen rögzítése hiányzik. A Beckman Institute for Advanced Science and Technology tudósai egy új technikát alkottak meg, hogy páratlan tisztasággal és pontossággal „lássák” az emberi sejt bonyolult részleteit és kémiai összetételét. Módszerük egyedi és intuitív módon közelíti meg a jelek azonosítását.
Rohit Bhargava, a biomérnök professzora Illinois Egyetem Urbana-Champaign aki a vizsgálatot vezette, azt mondta: „Most sokkal finomabb felbontásban és jelentős kémiai részletekkel látunk a sejtek belsejében, könnyebben, mint valaha. Ez a munka számos lehetőséget nyit meg, beleértve egy új módot az emberi fejlődést és betegségeket irányító kémiai és fizikai szempontok kombinált vizsgálatára.”
Ezt az új munkát a kémiai képalkotás utolsó lépései ihlették.
Ha egy cellát infravörös fénynek teszünk ki, az megemeli a hőmérsékletét, és az sejttágulás. Összehasonlíthatunk egy uszkárt egy parkban, hogy lássuk, nincs két olyan tárgy, amely egyformán nyeli el az infravörös hullámhosszokat. Az éjjellátó szemüvegek azt is mutatják, hogy a melegebb tárgyak erősebb infravörös jeleket generálnak, mint a hidegebbek. Ugyanez igaz egy cellában, ahol többféle molekula egy adott kémiai jelet bocsát ki, és eltérő hullámhosszon nyeli el az infravörös fényt. A tudósok az abszorpciós minták spektroszkópiai elemzésével azonosíthatják mindegyikük helyét.
A tudósok ahelyett, hogy színspektrumként elemezték volna az abszorpciós mintázatokat, az infravörös hullámokat jeldetektorral értelmezték: az egyik végén a mikroszkóphoz erősített percnyi sugár, amelynek finom hegye úgy kaparja a sejt felületét, mint egy lemezjátszó nanoméretű tűje.
A cella tágulása után a jeldetektor mozgása eltúlzottabbá válik, és „zajt” generál: úgynevezett statikust, amely akadályozza a pontos kémiai méréseket.
Bhargava azt mondta: „Ez egy intuitív megközelítés, mert arra vagyunk kondicionálva, hogy a nagyobb jeleket jobbnak tartsuk. Úgy gondoljuk, minél erősebb az infravörös jel, annál magasabb lesz a cella hőmérséklete, annál jobban kitágul, és annál könnyebben látható.
Seth Kenkel, Bhargava professzor laboratóriumának posztdoktori kutatója és a tanulmány vezető szerzője elmondta: „Olyan ez, mintha feltekerné a tárcsát egy állandó rádióállomáson – a zene hangosabb lesz, de a statikus is.”
„Más szóval, bármilyen erős is lett az infravörös jel, a kémiai képalkotás minősége nem fejlődhetett.”
„Megoldásra volt szükségünk, hogy megakadályozzuk a zaj növekedését a jel mellett.”
Ahelyett, hogy energiájukat a lehető legerősebb infravörös jelre összpontosították volna, a tudósok az általuk kezelhető legkisebb jellel kezdtek kísérletezni, biztosítva, hogy hatékonyan tudják megvalósítani a megoldást, mielőtt növelnék az erősséget.
Kenkel mondott, „Bár „ellentétes az intuitív”, a kicsitől kezdve lehetővé tette számunkra, hogy egy évtizedes spektroszkópiai kutatást tiszteljünk, és kritikus alapokat rakjunk le a terület jövője szempontjából.”
A megközelítés lehetővé teszi a sejtek nagy felbontású kémiai és szerkezeti képalkotását nanoméretű skálán – ez a méret 100,000 XNUMX-szer kisebb, mint egy szál haj. A legfontosabb, hogy ez a technika mentes a fluoreszcens jelölő- vagy festőmolekuláktól, hogy mikroszkóp alatt láthatóvá váljanak.
Journal Reference:
- Seth Kenkel, Mark Gryka és mtsai. Sejt-ultrastruktúra kémiai képalkotása null-elhajlású infravörös spektroszkópiai mérésekkel. PNAS. DOI: 10.1073 / pnas.2210516119
