Skip to main content

Article Category

Article available in the folowing languages:

Nowoczesne urządzenia do detekcji pojedynczej cząsteczki

Lepsze zrozumienie zachowania pojedynczych cząsteczek w układach biologicznych będzie miało duże znaczenie dla opieki zdrowotnej, stwarzając nowe możliwości do interwencji. W tym kontekście istotny może okazać się wkład europejskiego konsorcjum, które opracowuje nowe urządzenia o wysokiej rozdzielczości, które wspomagają detekcję pojedynczych cząsteczek.

Zdrowie

Detekcja i charakterystyka pojedynczych cząsteczek może wspomóc badania nad najważniejszymi procesami biologicznymi oraz umożliwić zbieranie informacji na temat struktury białek błonowych. Co więcej, diagnostyka wielu chorób, w tym nowotworów ma również szansę ulec poprawie. Dlatego naukowcy skupieni wokół projektu SMD ("Single or few molecules detection by combined enhanced spectroscopies"), finansowanego ze środków UE, zaproponowali, aby zamknąć silne pole elektromagnetyczne w niezwykle małej przestrzeni, aby móc prowadzić czułe mapowanie chemiczne w skali nano. W tym celu, naukowcy badali właściwości polarytonów plazmonów powierzchniowych (SPP), tj. fal elektromagnetycznych tworzących się w momencie, kiedy cząsteczki światła, zwane fotonami, zderzają się z metalowymi plazmonami w odpowiednich warunkach. Naukowcy połączyli różne doświadczalne techniki spektroskopii w pojedynczym urządzeniu, aby uzyskać charakterystykę chemiczną (bez znakowania izotopowego) na poziomie pojedynczej cząsteczki. W systemie połączono technologię mikroskopu sił atomowych lub optyczną pincetę z metodą spektroskopii optycznej, umożliwiając jednoczesne i dynamiczne pomiary sił oraz pomiary metodą spektroskopii Ramana lub SERS, pomiary w podczerwieni i promieniowania terahercowego. Uzyskano rozdzielczość przestrzenną w niespotykanej dotąd skali 10 nanometrów lub mniejszej. Oprócz optymalizacji poszczególnych komponentów, naukowcy dokonali syntezy szeregu nanosond w oparciu o koniugaty białek lub DNA z jonami metali. Zostały one następnie poddane badaniom w celu uzyskania informacji strukturalnych oraz do stworzenia charakterystyki zmian konformacyjnych białka przezbłonowego fotoreceptorowego w kanale jonowym modulowanym cyklicznymi nukleotydami. Dodatkowo, wykorzystując białka z domeną BRCT jako cząsteczki sondujące, naukowcy mogli odróżnić białka typu dzikiego od zmutowanych peptydów. Skutecznie łącząc metodologię charakterystyki optycznej z mechaniczną (spektroskopową) w pojedynczym urządzeniu, inicjatywa SMD podjęła bardzo istotne technologiczne wyzwanie. Spektroskopia pojedynczej cząsteczki stwarza warunki do poprawy czułości diagnostyki i tworzy nowe możliwości zarówno dla firm farmaceutycznych, jak również całego przemysłu farmaceutycznego, zainteresowanego opieką zdrowotną.

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania