Hücrelerin nano ölçekli yapısal görüntülemesi artık mümkün olsa da, bu alanların kimyasal bileşiminin doğrudan kaydedilmesi eksiktir. Bir insan hücresinin karmaşık ayrıntılarını ve kimyasal bileşimini benzersiz bir netlik ve hassasiyetle "görmek" için Beckman İleri Bilim ve Teknoloji Enstitüsü'ndeki bilim adamları tarafından yeni bir teknik oluşturuldu. Yöntemleri sinyal tanımlamaya benzersiz ve mantık dışı bir şekilde yaklaşıyor.
Rohit Bhargava, biyomühendislik profesörü Illinois Üniversitesi Urbana-Champaign Araştırmayı yürüten kişi şunları söyledi: "Artık hücrelerin içini çok daha hassas bir çözünürlükte ve önemli kimyasal ayrıntılarla her zamankinden daha kolay görebiliyoruz. Bu çalışma, insan gelişimini ve hastalıklarını yöneten birleşik kimyasal ve fiziksel yönleri incelemenin yeni bir yolunu da içeren birçok olasılığın önünü açıyor."
Bu yeni çalışma, kimyasal görüntülemedeki son adımlardan ilham alıyor.
Bir hücrenin IR ışığına maruz bırakılması sıcaklığının artmasına ve hücre genişlemesi. Hiçbir iki nesnenin kızılötesi dalga boylarını aynı şekilde absorbe etmediğini görmek için bir kanişi bir park bankına benzetebiliriz. Gece görüş gözlükleri aynı zamanda daha sıcak nesnelerin daha soğuk olanlara göre daha güçlü IR imzaları oluşturduğunu da gösteriyor. Aynısı doğru bir hücrenin içinde, çeşitli molekül türlerinin belirli bir kimyasal imza saldığı ve farklı bir dalga boyundaki IR ışığını emdiği yer. Bilim insanları, soğurma düzenlerini spektroskopik olarak analiz ederek her birinin konumunu belirleyebiliyor.
Bilim adamları, soğurma modellerini bir renk spektrumu olarak analiz etmek yerine, IR dalgalarını bir sinyal detektörüyle yorumladılar: bir ucunda mikroskoba bağlanan ve bir plak çaların nano ölçekli iğnesi gibi hücrenin yüzeyini kazıyan ince bir ucu olan bir dakikalık ışın.
Hücre genişledikten sonra, sinyal dedektörünün hareketi daha da abartılı hale gelir ve "gürültü" üretir: statik olarak adlandırılan bu durum, doğru kimyasal ölçümleri engeller.
Bhargava şunları söyledi: “Bu sezgisel bir yaklaşım çünkü daha büyük sinyallerin daha iyi olduğunu düşünmeye şartlanmış durumdayız. IR sinyali ne kadar güçlüyse, hücrenin sıcaklığı da o kadar yüksek olur, o kadar genişler ve görülmesi de o kadar kolay olur diye düşünüyoruz."
Profesör Bhargava'nın laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı ve çalışmanın baş yazarı Seth Kenkel şunları söyledi: "Bu, statik bir radyo istasyonunun kadranını açmak gibi; müziğin sesi artıyor ama statik ses de artıyor."
"Başka bir deyişle, IR sinyali ne kadar güçlü olursa olsun, kimyasal görüntülemenin kalitesi ilerleyemedi."
"Sinyalin yanı sıra gürültünün de artmasını engellemek için bir çözüme ihtiyacımız vardı."
Bilim insanları, enerjilerini mümkün olan en güçlü IR sinyaline odaklamak yerine, yönetebildikleri en küçük sinyalle deneyler yapmaya başladılar; böylece gücü artırmadan önce çözümlerini etkili bir şekilde uygulayabilmelerini sağladılar.
Kenkel şuraya, "Her ne kadar "mantık dışı" olsa da, küçükten başlamak, on yıllık spektroskopi araştırmasını onurlandırmamıza ve alanın geleceği için kritik bir temel oluşturmamıza olanak sağladı."
Bu yaklaşım, hücrelerin nano ölçekte (bir iplikçikten 100,000 kat daha küçük bir ölçek) yüksek çözünürlüklü kimyasal ve yapısal görüntülenmesine olanak tanıyor. saç. En önemlisi, bu teknik, mikroskop altında görünürlüğünü arttırmak için floresan etiketleme veya boyama molekülleri içermez.
Dergi Referans:
- Seth Kenkel, Mark Gryka ve diğerleri. Hücresel altyapının sıfır sapmalı kızılötesi spektroskopik ölçümlerle kimyasal olarak görüntülenmesi. PNAS. DOI: 10.1073 / pnas.2210516119
