Site Sponsors
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
Posted in | Microscopy | Nanoanalysis

There is 1 related live offer.

5% Off SEM, TEM, FIB or Dual Beam

باستخدام المجهر الضوئي إلى كائنات صورة مع قرارات صغيرة مثل 0،5 نانومتر

Published on July 14, 2010 at 8:01 PM

الحكمة التقليدية التي لا يحمل المجهر الضوئي أن تستخدم على "رؤية" شيء صغيرة مثل جزيء الفردية. ولكن العلم قد انقلبت مرة أخرى الحكمة التقليدية. وزير الطاقة والحائز على جائزة نوبل والمدير السابق ل مختبر لورانس بيركلي الوطني (مختبر بيركلي) بقيادة ستيفن تشو تطوير تقنية تمكن من استخدام المجهر الضوئي إلى كائنات صورة أو المسافة بينهما مع قرارات صغيرة مثل 0،5 نانومتر -- نصف واحد من المليار من المتر ، أو أمر من حجم أصغر من أفضل السابقة.

الحفاظ على الرسم البياني يظهر أن غادر مع نظام التغذية المرتدة الفعالة قبالة هناك قرار من الانجراف نحو 0،3 بكسل أو 19 نانومتر ، ولكن مع نظام التغذية المرتدة على القرار في أفضل من 0،01 بكسل ، أو نحو 0.64 نانومتر. يوضح الصورة على الحق الفردي Cyanine (CY) جزيئات صبغة الفلورسنت -- Cy3 وCy5 -- تستخدم لتسمية أزواج قاعدة 20 من الحمض النووي المزدوج تقطعت بهم السبل.

"القدرة على الحصول على قرار الفرعية نانومتر في البيئات المائية ذات الصلة بيولوجيا لديه القدرة على إحداث ثورة في علم الأحياء ، علم الأحياء الهيكلية خاصة" ، كما يقول الأمين تشو. "واحد من الدوافع لهذا العمل ، على سبيل المثال ، كان لقياس المسافات بين البروتينات التي تشكل المجال متعددة ، وهياكل معقدة للغاية ، مثل الجمعية البروتين الذي يشكل بوليميريز الحمض النووي الريبي الإنسان الثاني النظام ، الذي يبدأ نسخ الحمض النووي."

الأمين تشو هو المؤلف المشارك ورقة تظهر الآن في دورية نيتشر العلمية ان يصف هذا البحث. هو ورقة بعنوان "Subnanometre المفرد جزيء التوطين ، وتسجيل وقياس المسافات". الكتاب الآخرين والكسندروس Pertsinidis ، وهو باحث في مرحلة ما بعد الدكتوراه وعضو فريق البحث تشو في جامعة كاليفورنيا (جامعة كاليفورنيا) في بيركلي ، والذي يعمل حاليا أستاذا مساعدا في معهد سلون كيترينج ، وYunxiang تشانغ ، وهو عضو في أبحاث تشو فريق في جامعة ستانفورد.

وفقا لقانون الفيزياء المعروفة باسم "الحد الحيود ،" أصغر صورة بأن النظام البصري يمكن حل نحو نصف الطول الموجي للضوء المستخدمة لإنتاج هذه الصورة. للبصريات التقليدية ، وهذا يتوافق مع حوالي 200 نانومتر. بالمقارنة ، جزيء الحمض النووي التدابير حوالي 2.5 نانومتر في العرض.

في حين نظم التصوير الضوئي غير ، مثل المجاهر الإلكترونية ، يمكن حل الكائنات جيدا في نطاق subnanometer ، هذه الأنظمة تعمل في ظل ظروف ليست مثالية لدراسة العينات البيولوجية. كشف علامات الفلورسنت الفردية المرفقة جزيئات البيولوجية للاهتمام به المسؤول إلى جانب الأجهزة (أجهزة المتقارنة بواسطة الشحنات) -- صفائف من رقائق السيليكون التي تحول ضوء الواردة إلى شحنة كهربائية ، كما أسفر عن قرارات غرامة من خمسة نانومتر. ومع ذلك ، ظلت حتى الآن هذه التكنولوجيا قادرة على صورة واحدة أو جزيئات المسافات بين زوج من جزيئات أقل بكثير من 20 نانومتر.

وكان تشو وشريكه في الكتاب قادرا على استخدام نفس التكنولوجيا لاتفاقية مكافحة التصحر ومضان لحل المسافات بدقة subnanometer ودقة عن طريق تصحيح خدعة للضوء. يتم إنشاء الشحنات الكهربائية في مجموعة CCD الفوتونات عندما ضرب وطرد الالكترونات السيليكون ، مع قوة من التهمة التي تتناسب مع كثافة الفوتونات الحادث. ومع ذلك ، وهذا يتوقف على وجه التحديد حيث فوتون يضرب سطح رقاقة السيليكون ، ويمكن أن يكون هناك اختلاف طفيف في كيفية امتصاص الفوتون ، وما إذا كان يولد شحنة قابلة للقياس. هذا غير التوحيد في الاستجابة للسيليكون اتفاقية مكافحة التصحر لمجموعة الفوتونات واردة ، والتي ربما تكون قطعة أثرية من عملية تصنيع الرقائق ، والنتائج في عدم وضوح بكسل الذي يجعل من الصعب حل نقطتين التي يتم في غضون بضعة نانومتر واحد آخر .

"لقد قمنا بتطوير نظام التغذية المرتدة الفعالة التي تسمح لنا لوضع صورة واحدة جزيء نيون في أي مكان على اتفاقية مكافحة التصحر مع مجموعة بكسل الدقة الفرعية ، والتي تمكننا من العمل في منطقة أصغر من الحجم النموذجي three بكسل طول لعدم تماثله CCD "، ويقول Pertsinidis ، وهو المؤلف الرئيسي على ورقة الطبيعة. "مع هذا النظام بالإضافة إلى استخدام التغذية الراجعة من الحزم الضوئية إضافية لتحقيق استقرار النظام المجهر ، يمكننا خلق منطقة محسوبة على طائفة السيليكون حيث يتم تقليل الخطأ بسبب عدم تماثله الى 0.5 نانومتر. بواسطة وضع جزيئات نريد لقياس في وسط هذه المنطقة يمكن أن نحصل على قرار subnanometer باستخدام مجهر ضوئي التقليدية التي يمكنك أن تجد في أي مختبر علم الأحياء. "

تشو يقول ان القدرة على التحرك في مرحلة من مراحل صغيرة مسافات المجهر وحساب مركز هندسي (النقطه الوسطى) من الصور يجعل من الممكن ليست المقياس الوحيد للرد على الصور غير التوحيد بين بكسل ، ولكن أيضا لقياس عدم الاتساق داخل كل فرد بكسل.

"هذا مع العلم غير التوحيد يسمح لنا بعد ذلك لإجراء التصحيحات بين موقف واضح والموقف الحقيقي للصورة النقطه الوسطى" ، ويقول تشو. وقال "منذ بنيت هذه الاستجابة غير موحدة في اتفاقية مكافحة التصحر ومجموعة لا تتغير من يوم إلى يوم ، لدينا نظام التغذية المرتدة الفعالة تسمح لنا صورة مرارا وتكرارا في نفس الموقف من الصفيف اتفاقية مكافحة التصحر".

Pertsinidis هو مواصلة العمل مع تشو والآخرين في المجموعة على مواصلة تطوير وتطبيق هذه التقنية الفائقة الدقة. بالإضافة إلى الإنسان الحمض النووي الريبي بوليميراز الثاني النظام ، وقال انه والمجموعة تستخدم لتحديد بنية الجزيئات كادهيرين طلائي التي هي المسؤولة عن التصاق الخلية إلى الخلية التي تحمل الأنسجة والمواد البيولوجية الأخرى معا. Pertsinidis ، تشانغ ، ومرحلة ما بعد الدكتوراه في آخر مجموعة أبحاث تشو سانغ ريول بارك ، وتستخدم أيضا هذه التقنية لخلق 3D قياسات للمنظمة الجزيئية داخل خلايا المخ.

"الفكرة هي لتحديد هيكل وديناميات عملية الانصهار الحويصلة التي تطلق الجزيئات التي تستخدمها الخلايا العصبية العصبي إلى التواصل مع بعضهم البعض" ، يقول Pertsinidis. "نحن الان في الحصول على القياسات مع قرار من حوالي 10 نانومتر ، ولكن نعتقد اننا يمكن ان يدفع هذا القرار في غضون شهرين نانومتر".

في التعاون مع رمادي جو ، مدير مختبر بيركلي مشارك لعلوم الحياة وباحث في مجال السرطان الرائدة ، postdocs في مجموعة أبحاث تشو هي أيضا باستخدام تقنية القرار فائقة لدراسة المرفق من الجزيئات مما يشير على البروتين RAS ، والتي تم ربطها عدد من أنواع السرطان ، بما في ذلك سرطان الثدي والرئة والبنكرياس والقولون. هذا البحث يمكن أن تساعد في تفسير سبب علاجات السرطان التي تحقق أداء جيدا في بعض المرضى ليست فعالة على الآخرين.

بالإضافة إلى تطبيقاتها البيولوجية ، Pertsinidis تشانغ تشو في ورقة وطبيعتها ويقول تقنيتهم ​​القرار فائقة وينبغي كذلك أن تثبت قيمة لتوصيف وتصميم نظم التصوير الضوئية الدقة في الفيزياء الذرية أو علم الفلك ، والسماح لأدوات جديدة في الطباعة الحجرية الضوئية وnanometrology .

وأيد هذا البحث من قبل المعاهد الوطنية للصحة ، ومؤسسة العلوم الوطنية ، والإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء والدفاع وكالة مشاريع البحوث المتقدمة.

Last Update: 9. October 2011 12:23

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit