研究人員利用微尺測量分子間一個原子的距離
測量分子間的距離並不是一件簡單的工作,但是德國的一個研究小組開發出了一種新方法,如果我們夠幸運的話,這種方法可能會徹底改變生物研究,甚至可能影響半導體技術的發展。
德國馬克斯-普朗克多學科科學研究所(Max Planck Institute for Multidisciplinary Sciences)的研究人員突破性地實現了埃級精度的分子內距離光學測量。 簡單地說,他們利用一把奈米”尺子”和一些螢光技術成功地測量了單個原子的寬度。
在發表於《科學》(Science)的研究中,研究小組解釋說,用純光學方法測量奈米尺度的距離是出了名的困難。 然而,他們開發了一種名為Minflux 的新方法,使他們能夠測量典型分子1 到10 奈米範圍內的分子內距離。
該研究的合著者Steffen Sahl 說,研究小組重點研究了蛋白質和其他大分子的摺疊過程。 這些生物結構有時會發生錯誤折疊,對人體產生有害影響,並導致阿茲海默症等嚴重疾病。
薩赫說,研究小組的目標不僅是繪製大分子之間的相對位置圖,而是要解決探測大分子本身內部更具挑戰性的任務。 為了實現這一目標,他們在蛋白質的不同點上連接了兩個螢光標記,使它們在雷射光束下發光。 透過分析這些發光標記發出的電磁輻射,研究人員能夠精確地測量出它們之間的距離。
螢光”標尺”基於聚脯氨酸結構,這種結構在結構生物學中已被用作”分子標尺”。 他們測得的最小距離為0.1 奈米,大約相當於一個普通原子的寬度。
奧地利維也納大學的研究員喬納斯-里斯(Jonas Ries)認為這項新技術是一項重大的技術進步。 但他承認,他無法解釋研究小組是如何讓顯微鏡保持如此穩定的。
英國研究人員柯蒂-普拉卡什(Kirti Prakash)指出,雖然德國研究小組取得的”令人印象深刻”的精確度很有希望,但還需要在更複雜的生物系統上進行測試。 普拉卡什也指出,螢光顯微鏡可能無法很好地應用於非生物環境,如矽基電晶體。 儘管如此,在顯微鏡下檢查CPU 時達到埃級精度,確實會為我們帶來一次精彩的光學之旅。