Новые весы способны взвесить всего лишь одну молекулу
Оригинал взят у techtod в Новые весы способны взвесить всего лишь одну молекулу
Исследователи из Калифорнийского технологического института, работая с их французскими коллегами, разработали миниатюрное механическое устройство, своего рода весы, способные взвесить то, что раньше взвесить было невозможно или очень сложно - отдельные молекулы, вирусы, белки и другие микроскопические объекты. Создание подобного устройства должно привести к огромным прорывам в понимании процессов, происходящих на молекулярном уровне в живых клетках, и к новым достижениям в нанотехнологиях и других областях науки, изучающих очень маленькие объекты.
Устройство, которое само имеет размеры в несколько миллионных долей метра, определяет изменения частоты и фазы колебаний подвижного датчика. Эти изменения и являются исходными данными для вычисления массы частицы, попавшей на поверхность датчика. Такая технология уже является далеко не новинкой, да и существует целый ряд других способов измерения массы микроскопических частиц. К примеру, молекулы "взвешивали" ранее используя метод массовой спектрометрии.
Для осуществления массовой спектрометрии брались молекулы одного вида, которые ионизировались с помощью электрического поля. Воздействуя на заряженные частицы электромагнитным полем определялись характеристики колебаний частиц, по которым вычислялась их масса. Но такие методы работаю хорошо с частицами и молекулами, которые без проблем ионизируются, становясь носителями электрического заряда. К сожалению, органические вещества, молекулы, белки, вирусы и бактерии в данную категорию не попадают абсолютно.
Несколько лет назад та же самая группа ученых уже пыталась реализовать метод вибрационного измерения массы отдельных частиц, но у этого изначального метода имелся целый ряд недостатков. Самым главным недостатком является то, что изменение частоты колебания датчика зависит не только от массы попавшей на него частицы, на частоту оказывает влияние так же форма самой частицы и ее ориентация в пространстве. Так как ориентацию и положение частицы определить было невозможно, то масса частиц вычислялась усреднением результатов сотен и тысяч измерений.
В новом методе реализована возможность учета формы и ориентации отдельной молекулы и частицы. Благодаря уникальной конструкции, датчик новых весом может колебаться не только в одной плоскости, а совершать сложные гармонические колебания на различных частотах и под различными углами. Измерив фазы, углы и частоты колебаний, совершаемых датчиком, ученые оказались способны вычислить точное местоположение частицы на датчике, ее геометрию и пространственное расположение. Благодаря наличию таких данных стало возможным невероятно точное вычисление массы частицы.
Такой уровень точности позволит ученым "посмотреть" на белки и другие компоненты живых клеток с таким уровнем детализации, который ранее был просто недостижим. Полученные при этом знания значительно расширят понимание процессов, происходящих в клетках живого организма, позволяя производить точную диагностику различных заболеваний, идентифицируя по весу присутствующие в организме "биомаркеры".
Источник: DailyTechInfo.org
Исследователи из Калифорнийского технологического института, работая с их французскими коллегами, разработали миниатюрное механическое устройство, своего рода весы, способные взвесить то, что раньше взвесить было невозможно или очень сложно - отдельные молекулы, вирусы, белки и другие микроскопические объекты. Создание подобного устройства должно привести к огромным прорывам в понимании процессов, происходящих на молекулярном уровне в живых клетках, и к новым достижениям в нанотехнологиях и других областях науки, изучающих очень маленькие объекты.
Устройство, которое само имеет размеры в несколько миллионных долей метра, определяет изменения частоты и фазы колебаний подвижного датчика. Эти изменения и являются исходными данными для вычисления массы частицы, попавшей на поверхность датчика. Такая технология уже является далеко не новинкой, да и существует целый ряд других способов измерения массы микроскопических частиц. К примеру, молекулы "взвешивали" ранее используя метод массовой спектрометрии.
Для осуществления массовой спектрометрии брались молекулы одного вида, которые ионизировались с помощью электрического поля. Воздействуя на заряженные частицы электромагнитным полем определялись характеристики колебаний частиц, по которым вычислялась их масса. Но такие методы работаю хорошо с частицами и молекулами, которые без проблем ионизируются, становясь носителями электрического заряда. К сожалению, органические вещества, молекулы, белки, вирусы и бактерии в данную категорию не попадают абсолютно.
Несколько лет назад та же самая группа ученых уже пыталась реализовать метод вибрационного измерения массы отдельных частиц, но у этого изначального метода имелся целый ряд недостатков. Самым главным недостатком является то, что изменение частоты колебания датчика зависит не только от массы попавшей на него частицы, на частоту оказывает влияние так же форма самой частицы и ее ориентация в пространстве. Так как ориентацию и положение частицы определить было невозможно, то масса частиц вычислялась усреднением результатов сотен и тысяч измерений.
В новом методе реализована возможность учета формы и ориентации отдельной молекулы и частицы. Благодаря уникальной конструкции, датчик новых весом может колебаться не только в одной плоскости, а совершать сложные гармонические колебания на различных частотах и под различными углами. Измерив фазы, углы и частоты колебаний, совершаемых датчиком, ученые оказались способны вычислить точное местоположение частицы на датчике, ее геометрию и пространственное расположение. Благодаря наличию таких данных стало возможным невероятно точное вычисление массы частицы.
Такой уровень точности позволит ученым "посмотреть" на белки и другие компоненты живых клеток с таким уровнем детализации, который ранее был просто недостижим. Полученные при этом знания значительно расширят понимание процессов, происходящих в клетках живого организма, позволяя производить точную диагностику различных заболеваний, идентифицируя по весу присутствующие в организме "биомаркеры".
Источник: DailyTechInfo.org