"Laser Targeting" per la microscopia Nanoscale:

Published on November 9, 2010 at 6:36 PM

I ricercatori hanno caratterizzano la loro nuova tecnica come una soluzione chiara alla "ago in un pagliaio" problema di microscopia su scala nanometrica, ma è più come la differenza tra trovare il tavolino in una stanza buia sia a piedi intorno fino a cadere su di esso, o utilizzando una torcia elettrica.

In un articolo nuovo, * un gruppo di Jila, una joint venture tra il National Institute of Standards and Technology (NIST) e dell'Università del Colorado, reperti minuscoli gruppi di biomolecole per le successive immagini dettagliate grazie alla combinazione ottica laser di precisione con microscopia a forza atomica.

"Laser targeting" per microscopia nanoscala: A sinistra, vista tipico 900 micrometri quadrati, con raggio laser focalizzato, spettacoli potenzialmente interessante patch di membrana viola, contrassegnato con il quadrato. Alto a destra, un'immagine più vicina ottica di patch; fondo, stesso obiettivo ripreso con AFM rivelando dettagli topologica. Credito: Churnside, CU

Il microscopio a forza atomica (AFM) è diventato uno degli strumenti standard della nanotecnologia. Il concetto è apparentemente semplice. Un ago-non diversamente da un vecchio stilo fonografo, ma molto più piccolo con una punta al massimo solo un paio di atomi di ampio si muove attraverso la superficie del campione. Un laser misure piccole deviazioni della punta in quanto è spinto o trainato da forze su scala atomica, come ad esempio le forze elettrostatiche o attrazione chimica. La scansione la punta avanti e indietro attraverso il campione produce una immagine tridimensionale della superficie. La risoluzione può essere sorprendente, in alcuni casi con singoli atomi, una risoluzione mille volte più piccolo rispetto ai migliori microscopi ottici può raggiungere.

Tale sensibilità sorprendente incorre in un problema tecnico: se la vostra sonda può immagine di un oggetto, per esempio, 100 nanometri quadrati, esattamente come si fa a trovare l'oggetto se potesse essere quasi ovunque su un palco microscopio un milione di volte quelle dimensioni? Questo non è un caso insolito in applicazioni biologiche. La forza bruta risposta è, si esegue la scansione la sonda avanti e indietro, probabilmente, ad una velocità più elevata, fino a quando non si imbatte in qualcosa di interessante. Come il tavolino al buio, questo ha dei problemi. La punta AFM non solo è molto delicata e facile da danni, ma può essere degradata da raccogliere atomi o molecole indesiderate dalla superficie. Inoltre, nelle scienze biologiche, in cui l'AFM è sempre più importante, i campioni di ricerca di solito sono "soft" le cose come le proteine ​​e le membrane che possono essere danneggiati da una collisione incontrollata con la punta. Una soluzione è stata quella di "etichetta" la molecola bersaglio con un piccolo complesso fluorescente o quantum dot, in modo che si accende ed è facile da trovare, ma questo significa alterare chimicamente l'argomento, che non può essere desiderabile.

Invece, il team di Jila scelto di utilizzare una torcia elettrica. Sulla base di un precedente innovazione per stabilizzare la posizione di una punta AFM, il gruppo utilizza un ben focalizzato, a bassa potenza del fascio laser a scansione ottica della zona, individuando sedi di destinazione cambiamenti dell'ultimo minuto alla luce diffusa. Questo laser viene analizzato attraverso il campione per formare un'immagine, analogo a formare una immagine AFM.

La tecnica-è lo stesso laser e di rilevamento utilizzata per individuare la punta AFM. Quindi, il laser serve come un quadro comune di riferimento ed è relativamente semplice per allineare le ottiche e l'immagine AFM. In esperimenti con le patch di membrana cellulare da organismi unicellulari, ** il gruppo ha dimostrato di poter individuare questi complessi proteici e allineare la punta AFM con una precisione di circa 40 nanometri. Contare solo sulla luce diffusa, la tecnica non richiede l'etichettatura prima chimica o la modifica delle molecole bersaglio.

"Si risolve un paio di problemi", afferma il NIST fisico Thomas Perkins. "Si risolve il problema di trovare l'oggetto che si vuole studiare, che è una sorta di un ago in un pagliaio problema. A risolvere il problema di non contaminare il vostro suggerimento. E, a risolvere il problema di non schiantarsi la punta in quello che cercando. In questo modo danneggiare la punta e, per soft target biologici, non danneggiare il campione. " E, dice, è molto più efficiente. "Da un punto di vista pratico, invece di mio studente grad di iniziare a fare vera scienza alle 4 del pomeriggio, lei può iniziare a fare scienza alle ore 10"

* AB Churnside, GM King e TT Perkins. Etichetta senza imaging ottico di patch di membrana per la microscopia a forza atomica. Optics Express. Vol. 18, n. 23. 8 novembre 2010.

** Il team ha utilizzato "membrana viola", che è membrana cellulare da alcuni organismi unicellulari e contiene batteriorodopsina, una proteina che cattura l'energia della luce. Batteriorodopsina è incorporato nella membrana viola ed è una proteina comune per la ricerca nelle scienze biologiche.

Last Update: 6. October 2011 04:55

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