Точность измерения расстояния между и внутри молекул улучшилась в десять раз - до 1 нанометра, благодаря новому методу микроскопических исследований, разработанному в лаборатории нобелевского лауреата Стивена Чу (Steven Chu) в университете Калифорнии в Беркли, рассказал в интервью РИА Новости ведущий автор разработки Александрос Пестинидис (Alexandros Pertsinidis).
Прогресс в "обычной", оптической микроскопии связан необходимостью преодоления так называемого дифракционного предела. В оптическом диапазоне не удается получить изображения объектов размером менее 200 нанометров из-за того, что этот размер меньше длины волны, и свет просто "огибает" эти предметы. Один из путей измерения расстояний менее дифракционного предела предусматривает измерение расстояний между флюоресцентными молекулами-метками, которые прикрепляют к молекулам, расстояния между которыми необходимо выяснить. В этом случае ученые получают два изображения, полученные в результате подсветки флюоресцентных меток разного цвета. Сравнение двух "картинок" позволяет измерять дистанции с точностью от 5 до 20 нанометров, но было неясно, может ли точность быть увеличена.
Пестинидис и его коллеги отследили главную проблему с маленькими пространственными искажениями в фотоэлектрических детекторах - приборах с обратной зарядовой связью (ПЗС), которые используются в микроскопии. "Мы показали, что разные пикселы ПЗС-матрицы выдают разные электрические сигналы при одинаковом количестве падающего света. Это приводит к тому, что отдельные молекулы, которые снимает камера, отображаются на местах, отличающихся от их реального положения на образце. Эти ошибки локализации являлись главным ограничением для обычной микроскопии, и должны были быть устранены, чтобы достичь разрешения 1 нанометр", - сказал Пестинидис.
Ему и его коллегам удалось добиться, что микроскоп и вся экспериментальная установка остаются очень устойчивыми, что дало и возможность получать резкие снимки отдельных молекул. Точность измерения расстояния между молекулами в эксперименте, результаты которого были опубликованы в журнале Nature, составила 0,77 нанометра, что примерно в семь раз больше размера отдельного атома.
"Эта технология поможет понять устройство сложных молекулярных машин, которые работают в живых клетках", - сказал собеседник агентства, отвечая на вопрос о возможных применениях этой разработки.
"Я сам хотел бы изучить, как различные типы раковых клеток реагируют на повреждение ДНК во время химио- и радиотерапии. Я надеюсь увидеть, как отдельные молекулы располагаются в месте повреждений", - добавил он. По словам ученого, подобные эксперименты позволят создать более эффективные методы лечения рака.
Кроме того, микроскопия с нанометровым разрешением позволит понять, как на молекулярном уровне взаимодействуют синапсы - соединения между отдельными нейронами - в мозге. "Это очень важно для понимания того, как работает мозг, как работает память", - заключил исследователь.
Этот метод также должен вдохновить продвижение в нанотехнологиях и астрономических измерениях, которые также зависят от цифровых камер.
Пестинидис и его коллеги отследили главную проблему с маленькими пространственными искажениями в фотоэлектрических детекторах - приборах с обратной зарядовой связью (ПЗС), которые используются в микроскопии. "Мы показали, что разные пикселы ПЗС-матрицы выдают разные электрические сигналы при одинаковом количестве падающего света. Это приводит к тому, что отдельные молекулы, которые снимает камера, отображаются на местах, отличающихся от их реального положения на образце. Эти ошибки локализации являлись главным ограничением для обычной микроскопии, и должны были быть устранены, чтобы достичь разрешения 1 нанометр", - сказал Пестинидис.
Ему и его коллегам удалось добиться, что микроскоп и вся экспериментальная установка остаются очень устойчивыми, что дало и возможность получать резкие снимки отдельных молекул. Точность измерения расстояния между молекулами в эксперименте, результаты которого были опубликованы в журнале Nature, составила 0,77 нанометра, что примерно в семь раз больше размера отдельного атома.
"Эта технология поможет понять устройство сложных молекулярных машин, которые работают в живых клетках", - сказал собеседник агентства, отвечая на вопрос о возможных применениях этой разработки.
"Я сам хотел бы изучить, как различные типы раковых клеток реагируют на повреждение ДНК во время химио- и радиотерапии. Я надеюсь увидеть, как отдельные молекулы располагаются в месте повреждений", - добавил он. По словам ученого, подобные эксперименты позволят создать более эффективные методы лечения рака.
Кроме того, микроскопия с нанометровым разрешением позволит понять, как на молекулярном уровне взаимодействуют синапсы - соединения между отдельными нейронами - в мозге. "Это очень важно для понимания того, как работает мозг, как работает память", - заключил исследователь.
Этот метод также должен вдохновить продвижение в нанотехнологиях и астрономических измерениях, которые также зависят от цифровых камер.