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结合技术测量纳米结构比以前提高了十倍

莱顿大学和代夫特大学的研究人员结合了两种用于测量生物分子结构的技术,其灵敏度提高了10倍。他们希望通过这种新方法能够更好地确定生物分子的结构。这很重要,因为生物分子的结构通常决定其功能。更复杂的有机化合物(例如蛋白质)也是如此,它们在生命周期中会经历多种形式的变化,从而使它们能够执行不同的任务。

就像右手是左手的镜像一样,许多分子也有镜像版本。即使它们看起来几乎相同,惯用左手的分子也常常与惯用右手的分子有很大不同。一个著名的例子是沙利度胺,该药物于1960年代初作为安全的安眠药出售,甚至对孕妇也是如此。该药物由活性分子的左手和右手变体的混合物组成,但只有左手分子才具有所需的效果。右手分子证明是有毒的,导致全世界成千上万的婴儿四肢畸形。

镜像

具有自身镜像的分子称为手性分子。由于左手和右手分子之间生物学特性的差异,手性是一种在自然科学中得到广泛研究的现象。

衡量一个分子是左手还是右手的重要方法是圆二色性。利用这种技术,研究人员将圆偏振光聚焦在样品上向左或向右旋转,然后测量光的吸收方式。由于不同的分子吸收光的方式不同,因此研究人员可以使用此技术确定样品中这些分子之间的比率。使用不同颜色(波长)的光,他们甚至可以发现蛋白质是如何折叠的。这很重要,因为蛋白质在生命周期中经常会发生结构变化,这些变化会影响其行为。

更好的信号

圆二色性的问题在于所产生的信号通常非常微弱。TU Delft研究人员Martin Caldarola解释说:“这意味着您需要大量时间来收集信号。” “您可以将其与相机的快门速度进行比较。快门速度越长,检测器获得的光就越多。因此,可以看到较暗的物体。” 增加样品中分子或蛋白质的数量也会导致更好的信号。但是在某些情况下,这很难实现。

莱顿(Leiden)和代尔夫特(Delft)的研究人员现已将圆二色性与另一种称为光热成像的现有技术结合在一起。该方法可用于测量一个分子吸收多少光子。莱顿大学的Michel Orrit小组的实验工作导致了第一个工作环境。TU Delft实现了一种改进的版本,使研究人员可以继续进行该项目的下一步工作。卡尔达罗拉说:“通过将圆二色性与光热成像相结合,我们获得的灵敏度比仅使用圆二色性高出10倍。” 为了证明该方法有效,研究人员制作了用作人造分子的金色纳米结构的左手和右手副本。然后他们成功地测量了这些纳米结构的惯用性。

研究人员的最终梦想是能够检测单个生物分子的手性。圆二色性的最大优点是您不必依赖研究人员现在经常附着在分子上以跟随它们的荧光标记。卡尔达罗拉说:“这些标签效果很好,但是它们只能使用有限的时间。在那之后,您的实验就结束了。” “从理论上讲,我们的方法应允许我们尽可能长时间地测量生物过程。”

但是,在变为现实之前,还有很多事情要做。“不幸的是,我们还无法检测到单个分子,”卡尔达罗拉说。“要做到这一点,我们需要将灵敏度提高大约一千倍。听起来不可能吗?也许不是。”我们已经在考虑使该技术灵敏度提高一百倍的方法。从那里只有一小步。”

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