Poprawili rozdzielczość 100 milionów razy

Naukowcy z IBM-a i Center for Probing the Nanoscale na Uniwersytecie Stanforda wykorzystali zmodyfikowany rezonans magnetyczny (MRI) do wykonania zdjęcia o rozdzielczości 100 milionów razy większej, niż można uzyskać za pomocą standardowego MRI. Osiągnięcie uczonych umożliwi obserwacje trójwymiarowych struktur w nanoskali. Udoskonalenie opracowanej właśnie techniki pozwoli np. na obserwowanie, w jaki sposób poszczególne białka wchodzą ze sobą w interakcje. Ta technologia zrewolucjonizuje nasze spojrzenie na wirusy, bakterie, białka i inne elementy biologiczne - mówi Mark Dean z IBM-a.

Uczeni wykorzystali technikę zwaną mikroskopią sił rezonansu magnetycznego (MRFM). Jej zalety to, przede wszystkim, możliwość zajrzenia pod powierzchnię badanych obiektów oraz całkowita nieszkodliwość dla badanego materiału biologicznego.

Wykorzystanie MRFM pozwoliło na obserwację struktur wewnątrz wirusa mozaiki tytoniu. Sam wirus ma wielkość 18 nanometrów, a naukowcy mogli oglądać obiekty wielkości 4 nm.

MRI to potężne narzędzie, ale jego przydatność w roli mikroskopu zawsze była ograniczona. Mamy nadzieję, że nano MRI umożliwi nam oglądanie wewnętrznych struktur molekuł białek, co jest kluczowe dla zrozumienia funkcji biologicznych - mówi Dan Rugar, szef zespołu badawczego.

Naukowcy umieścili wirusa mozaiki tytoniu na miniaturowej krzemowej dźwigience, a w pobliżu umiejscowiono niewielką magnetyczną igłę. Po włączeniu pola magnetycznego, atomy wodoru w wirusie na przemian odpychały i przyciągały igłę, powodując drgania dźwigni, na której wirus został umieszczony. Drgania te odczytywano za pomocą lasera, jednocześnie skanując igłę. Dane z wibracji dźwigni i oddziaływania atomów wodoru na igłę zostały przeanalizowane i posłużyły do utworzenia trójwymiarowego obrazu o niespotykanej dotąd rozdzielczości.

Oczywiście istnieją inne techniki tworzenia podobnych obrazów, jednak mają one poważne ograniczenia. Obrazowanie za pomocą promieni X wymaga wcześniejszego skrystalizowania próbki, co nie zawsze jest możliwe, a rezonans jądrowy nie nadaje się do obserwacji dużych molekuł. Z kolei technika krio-elektronowa prowadzi do zniszczenia materiału i dla osiągnięcia dobrej rozdzielczości wymaga wykonania wielu zdjęć.

IBM MRI obrazowanie zdjęcie rozdzielczość wirus