Розроблена методика визначення відстаней з точністю до 1 нм
Планета науки

Розроблена методика визначення відстаней з точністю до 1 нм

14.07.2010 20:10

Молекули

Точність вимірювання відстані між і усередині молекул покращала вдесятеро - до 1 нанометра, завдяки новому методу мікроскопічних досліджень, розробленому в лабораторії нобелівського лауреата Стівена Чу в університеті Каліфорнії в Берклі, повідомив провідний автор розробки Александрос Пестінідіс.

Прогрес в «звичайній», оптичній мікроскопії зв'язаний необхідністю подолання так званої дифракційної межі. У оптичному діапазоні не вдається одержати зображення об'єктів розміром менше 200 нанометрів через те, що цей розмір менше довжини хвилі, і світло просто «огинає» ці предмети.

Один з шляхів вимірювання відстаней менш дифракційної межі передбачає вимірювання відстаней між флюоресцентними молекулами-мітками, які прикріплюють до молекул, відстані між якими необхідно з'ясувати. В цьому випадку учені одержують два зображення, отримані в результаті підсвічування флюоресцентних міток різного кольору. Порівняння двох «картинок» дозволяє вимірювати дистанції з точністю від 5 до 20 нанометрів, але було неясно, чи може точність бути збільшена.

Пестінідіс і його колеги відстежили головну проблему з маленькими просторовими спотвореннями у фотоелектричних детекторах - приладах із зворотним зарядовим зв'язком (ПЗС), які використовуються в мікроскопії.

«Ми показали, що різні піксели ПЗС-матриці видають різні електричні сигнали при однаковій кількості падаючого світла. Це призводить до того, що окремі молекули, які знімає камера, відображаються на місцях, що відрізняються від їх реального положення на зразку. Ці помилки локалізації були головним обмеженням для звичайної мікроскопії, і повинні були бути усунені, щоб досягти дозволу 1 нанометр», - сказав Пестінідіс.

Йому і його колегам вдалося добитися, що мікроскоп і вся експериментальна установка залишаються дуже стійкими, що дало і можливість одержувати різкі знімки окремих молекул. Точність вимірювання відстані між молекулами в експерименті, результати якого були опубліковані в журналі Nature, склала 0,77 нанометра, що приблизно в сім разів більше розміру окремого атома.

«Ця технологія допоможе зрозуміти пристрій складних молекулярних машин, які працюють в живих клітинах», - сказав учений, відповідаючи на питання про можливі застосування цієї розробки.

«Я сам хотів би вивчити, як різні типи ракових клітин реагують на пошкодження ДНК
під час хіміо- і радіотерапій. Я сподіваюся побачити, як окремі молекули розташовуються в місці пошкоджень», - додав він.

За словами ученого, такі експерименти дозволять створити ефективніші методи лікування раку.

Крім того, мікроскопія з нанометровим дозволом дозволить зрозуміти, як на молекулярному рівні взаємодіють синапси - з'єднання між окремими нейронами - в мозку.

«Це дуже важливо для розуміння того, як працює мозок, як працює пам'ять», - резюмував дослідник. Цей метод також повинен надихнути просування в нанотехнологіях і астрономічних вимірюваннях, які також залежать від цифрових камер.