"Laser Targeting" para Microscopia em nanoescala:

Published on November 9, 2010 at 6:36 PM

Os pesquisadores caracterizar sua nova técnica como uma solução elegante para a "agulha num palheiro" problema de microscopia nanoescala, mas é mais como a diferença entre encontrar a mesa do café em uma sala escura, quer a pé ao redor até você cair sobre ele, ou usar uma lanterna.

Em um papel novo, * um grupo da JILA-uma joint venture do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) e da Universidade de Colorado-encontra assembléias minúsculos de biomoléculas para imagens detalhadas subseqüente através da combinação de laser óptico de precisão com microscopia de força atômica.

"Laser targeting" para microscopia nanoescala: À esquerda, típica visão 900 micrômetros quadrados, utilizando feixe de laser focalizado, mostra remendo de membrana potencialmente interessantes roxo, que é marcado com o quadrado. Canto superior direito da imagem, mais perto óptica de patch; alvo, mesmo com imagens de fundo com a AFM revelar detalhes topológicos. Crédito: Churnside, CU

O microscópio de força atômica (AFM) tem se tornado uma das ferramentas padrão da nanotecnologia. O conceito é enganosamente simples. A. Agulha não muito diferente de uma stylus vitrola antiga, mas muito menor com uma ponta no máximo apenas um par de átomos de largura move-se através da superfície da amostra Um laser medidas deflexões minúscula de ponta como é empurrado ou puxado por forças em escala atômica, tais como forças eletrostáticas ou atração química. Digitalização a ponta e para trás em toda a amostra produz uma imagem tridimensional da superfície. A resolução pode ser surpreendente em alguns casos, mostrando átomos individuais, uma resolução mil vezes menor do que os melhores microscópios ópticos podem alcançar.

Sensibilidade incrível como incorre em um problema técnico: se a sua sonda pode imagem de um objeto, digamos, de 100 nanômetros quadrados, exatamente como você acha que objeto se ele poderia ser quase em qualquer lugar em um estágio do microscópio de um milhão de vezes o tamanho que? Isso não é um caso raro em aplicações biológicas. A resposta de força bruta é, você verificar a sonda de ida e volta, provavelmente em alta velocidade, até parar em alguma coisa interessante. Como a mesa de café no escuro, isso tem problemas. A ponta do AFM não só é muito delicada e fácil de dano, mas pode ser degradada por pegar átomos ou moléculas indesejáveis ​​da superfície. Além disso, nas ciências biológicas, onde a AFM está se tornando cada vez mais importante, as amostras de pesquisa geralmente são "moles" coisas como proteínas ou membranas que podem ser danificados por uma colisão não controlada com a ponta. Uma solução tem sido a de "rótulo" a molécula-alvo com um composto de pequenos fluorescente ou ponto quântico, de modo que a luz se acende e é fácil de encontrar, mas isso significa alterar quimicamente o assunto, que pode não ser desejável.

Em vez disso, a equipe JILA optou por usar uma lanterna. Baseando-se uma inovação mais cedo para estabilizar a posição de uma ponta do AFM, o grupo utiliza um bem focada, feixe de laser de baixa potência para opticamente digitalizar a área, identificando locais de destino por mudanças minutos na luz difusa. Este laser é verificado em toda a amostra para formar uma imagem, análogo ao formando uma imagem AFM.

A técnica é a laser e detecção mesmo usado para localizar a ponta do AFM. Assim, o laser funciona como um quadro de referência comum e é relativamente simples para alinhar o óptico ea imagem AFM. Em experimentos com remendos da membrana de células de organismos unicelulares, ** o grupo tem demonstrado que eles podem localizar esses complexos de proteínas e alinhe a ponta do AFM, com uma precisão de cerca de 40 nanômetros. Depender exclusivamente de luz difusa, sua técnica não exige rotulagem químico prévio ou a modificação das moléculas-alvo.

"Você resolver alguns problemas", diz o físico do NIST Thomas Perkins. "Você resolve o problema de encontrar o objeto que você quer estudar, que é uma espécie de agulha em um palheiro problema. Você resolve o problema de não contaminar a ponta. E, você resolve o problema de não bater a ponta em que você estava procurando. Isto evita danificar sua ponta e, para o soft alvos biológicos, não danificar o seu exemplo. " E, diz ele, é muito mais eficiente. "De uma perspectiva prática, em vez de meu aluno de pós-graduação começam a fazer ciência real em quatro horas, ela pode começar a fazer ciência às 10 horas"

* AB Churnside, GM Rei e TT Perkins. Rótulo sem imagem óptica de remendos da membrana de microscopia de força atômica. Optics Express. Vol. 18, No. 23. 08 de novembro de 2010.

** A equipe usou "membrana púrpura", que é membrana celular a partir de certos organismos unicelulares e contém bacteriorodopsina, uma proteína que captura a energia da luz. Bacteriorodopsina é incorporada na membrana de roxo e é uma proteína comum de investigação no domínio das ciências biológicas.

Last Update: 6. October 2011 04:53

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