Čeprav je strukturno slikanje celic na nanometru zdaj možno, manjka neposreden zapis kemične sestave teh domen. Znanstveniki Beckmanovega inštituta za napredno znanost in tehnologijo so ustvarili novo tehniko, da bi "videli" zapletene podrobnosti in kemično sestavo človeške celice z neprimerljivo jasnostjo in natančnostjo. Njihova metoda pristopa k identifikaciji signala na edinstven in kontraintuitiven način.
Rohit Bhargava, profesor bioinženiringa na Univerza v Illinoisu Urbana-Champaign ki je vodil študijo, je dejal, »Zdaj lahko lažje kot kdaj koli prej vidimo notranjost celic v veliko boljši ločljivosti in s pomembnimi kemičnimi podrobnostmi. To delo odpira številne možnosti, vključno z novim načinom preučevanja kombiniranih kemičnih in fizikalnih vidikov, ki urejajo človeški razvoj in bolezni.«
To novo delo je navdihnjeno z zadnjimi koraki v kemičnem slikanju.
Izpostavljenost celice IR svetlobi zviša njeno temperaturo in povzroči širjenje celic. Pudlja lahko primerjamo s klopjo v parku in ugotovimo, da dva predmeta ne absorbirata infrardeče valovne dolžine na enak način. Očala za nočno opazovanje tudi kažejo, da toplejši predmeti ustvarijo močnejše infrardeče signale kot hladnejši. Enako velja znotraj celice, kjer več vrst molekul sprošča določen kemični podpis in absorbira IR svetlobo pri različnih valovnih dolžinah. Znanstveniki lahko prepoznajo lokacijo vsakega s spektroskopsko analizo absorpcijskih vzorcev.
Namesto da bi analizirali absorpcijske vzorce kot barvni spekter, so znanstveniki interpretirali IR valove z detektorjem signala: majhen žarek, pritrjen na mikroskop na enem koncu, s fino konico, ki strga površino celice kot igla gramofona v nanometru.
Po širjenju celic postane gibanje detektorja signala bolj pretirano in ustvarja "šum": tako imenovano statiko, ki ovira natančne kemične meritve.
Bhargava je rekel »To je intuitiven pristop, ker smo pripravljeni misliti, da so večji signali boljši. Menimo, da močnejši kot je IR signal, višja postane temperatura celice, bolj se razširi in lažje jo bo videti.«
Seth Kenkel, podoktorski raziskovalec v laboratoriju profesorja Bhargave in glavni avtor študije, je dejal, "Kot bi vrteli številčnico na nemirni radijski postaji - glasba postane glasnejša, a tudi statika."
"Z drugimi besedami, ne glede na to, kako močan je postal IR signal, kakovost kemičnega slikanja ni mogla napredovati."
"Potrebovali smo rešitev, s katero bi preprečili naraščanje hrupa skupaj s signalom."
Namesto da bi svojo energijo osredotočili na najmočnejši možni IR-signal, so znanstveniki začeli eksperimentirati z najmanjšim signalom, ki so ga lahko upravljali, in zagotovili, da lahko učinkovito implementirajo svojo rešitev, preden povečajo moč.
Kenkel je dejal, "Čeprav "kontraintuitivno", nam je začetek z majhnim omogočil, da smo počastili desetletje raziskav spektroskopije in postavili kritične temelje za prihodnost tega področja."
Pristop omogoča kemijsko in strukturno slikanje celic z visoko ločljivostjo na nanometrskem merilu, ki je 100,000-krat manjše od niza celic. lasje. Najpomembneje je, da ta tehnika ne vsebuje fluorescentnega označevanja ali barvanja molekul za povečanje njihove vidnosti pod mikroskopom.
Referenca dnevnika:
- Seth Kenkel, Mark Gryka idr. Kemijsko slikanje celične ultrastrukture z infrardečimi spektroskopskimi meritvami z ničelnim odklonom. PNAS. DOI: 10.1073 / pnas.2210516119
