이제 세포의 나노스케일 구조 이미징이 가능하지만 이러한 도메인의 화학적 조성에 대한 직접적인 기록이 부족합니다. Beckman Institute for Advanced Science and Technology의 과학자들은 비할 데 없이 명료하고 정밀하게 인간 세포의 복잡한 세부 사항과 화학적 구성을 "볼" 수 있는 새로운 기술을 개발했습니다. 그들의 방법은 독특하고 직관적이지 않은 방식으로 신호 식별에 접근합니다.
Rohit Bhargava 생명공학과 교수 일리노이 대학 어 바나 샴페인 연구를 이끈 사람이 말했다. “이제 우리는 이전보다 훨씬 더 쉽게 훨씬 더 미세한 해상도와 중요한 화학적 세부 사항으로 세포 내부를 볼 수 있습니다. 이 작업은 인간 발달과 질병을 지배하는 결합된 화학적 및 물리적 측면을 조사하는 새로운 방법을 포함하여 많은 가능성을 열어줍니다.”
이 새로운 작업은 화학 이미징의 마지막 진보에서 영감을 받았습니다.
세포를 IR 빛에 노출시키면 온도가 올라가고 세포 확장. 우리는 푸들을 공원 벤치와 비교하여 동일한 방식으로 적외선 파장을 흡수하는 두 가지 항목이 없음을 확인할 수 있습니다. 나이트 비전 고글은 또한 따뜻한 물체가 차가운 물체보다 더 강한 IR 신호를 생성한다는 것을 보여줍니다. 사실도 마찬가지 세포 내부, 여기서 여러 유형의 분자가 특정 화학적 신호를 방출하고 다른 파장에서 IR 광을 흡수합니다. 과학자들은 흡수 패턴을 분광학적으로 분석하여 각각의 위치를 식별할 수 있습니다.
색상 스펙트럼으로 흡수 패턴을 분석하는 대신 과학자들은 신호 감지기로 IR 파동을 해석했습니다. 즉, 레코드 플레이어의 나노 스케일 바늘처럼 세포 표면을 긁는 미세한 팁으로 한쪽 끝이 현미경에 고정된 미세한 빔입니다.
세포 확장 후, 신호 검출기의 움직임은 더욱 과장되고 정확한 화학 측정을 방해하는 소위 정전기인 "노이즈"를 생성합니다.
바르가바가 말했다. “우리는 더 큰 신호를 더 좋다고 생각할 수 있기 때문에 직관적인 접근 방식입니다. 우리는 IR 신호가 강할수록 세포의 온도가 높아질수록 더 많이 팽창하고 더 쉽게 볼 수 있을 것이라고 생각합니다.”
Bhargava 교수 연구실의 박사 후 연구원이자 이 연구의 주 저자인 Seth Kenkel은 다음과 같이 말했습니다. "잡음이 많은 라디오 방송국에서 다이얼을 돌리는 것과 같습니다. 음악이 커지지만 잡음도 커집니다."
"즉, IR 신호가 아무리 강력해도 화학 이미징의 품질이 향상되지 않았습니다."
“신호와 함께 노이즈가 증가하는 것을 막을 솔루션이 필요했습니다.”
가능한 가장 강력한 IR 신호에 에너지를 집중하는 대신 과학자들은 관리할 수 있는 가장 작은 신호로 실험을 시작하여 강도를 높이기 전에 솔루션을 효과적으로 구현할 수 있는지 확인했습니다.
켄켈 말했다, "비직관적이기는 하지만 작게 시작하여 XNUMX년 간의 분광학 연구를 존중하고 이 분야의 미래를 위한 중요한 토대를 마련할 수 있었습니다."
이 접근법은 세포의 가닥보다 100,000배 더 작은 나노 규모에서 세포의 고해상도 화학적 및 구조적 이미징을 가능하게 합니다. 머리카락. 가장 중요한 것은 이 기술은 형광 표지 또는 염색 분자가 없어 현미경으로 가시성을 높일 수 있다는 것입니다.
저널 참조 :
- 세스 켄켈, 마크 그리카 등 null-deflection 적외선 분광 측정에 의한 세포 미세 구조의 화학적 이미징. PNAS. DOI : 10.1073 / pnas.2210516119
