Молекулы внутри клетки визуализировали с помощью инфракрасного света и флюоресценции

Исследователи разработали новый метод микроскопии для детальной визуализации процессов внутри живой клетки на молекулярном уровне. Исследование опубликовано в журнале Nature Photonics.

Физики из Калифорнийского технологического института разработали новую технологию микроскопии. Она объединяет два разных метода — инфракрасную спектроскопию и флуоресцентную микроскопию — и позволяет наблюдать биологические процессы в живых клетках с рекордной детализацией на уровне отдельных молекул.

Флуоресцентная микроскопия использует специальные маркеры — флуоресцентные метки, с помощью которых помечаются определенные молекулы или другие микроскопические структуры. Под воздействием света с определенной длиной волны такие структуры начинают светиться, и микроскоп улавливает такое свечение.

Инфракрасная спектроскопия анализирует колебания химических связей, удерживающих атомы внутри молекулы вместе. В этом методе образец, который нужно исследовать, облучается инфракрасным светом. Эта «бомбардировка» фотонами заставляет связи молекул материала вибрировать таким образом, что можно определить их тип. Колебания тройной связи «звучит» иначе, чем у одинарной, а колебания атома углерода, связанного с другим атомом углерода, отличаются от связи углерода и азота.

Исследователи разработали устройство, которое комбинирует два этих метода. Сначала образец окрашивается флуоресцентным красителем, который связывается с молекулами, выбранными для визуализации. Затем на него направляется импульс инфракрасного света с частотой, необходимой для возбуждения связей внутри молекулы. Следом на ту же связь падает импульс с более высокой энергией, который заставляет краситель светиться. При этом разные молекулы можно пометить разными цветами. В результате микроскоп может отображать целые клетки или отдельные молекулы в динамике.

Флуоресцентная микроскопия позволяет наблюдать за отдельными молекулами, но не дает детальной информации об их химическом устройстве. С другой стороны, вибрационная микроскопия предоставляет богатую химическую информацию, но работает только тогда, когда нужная молекула присутствует в большом количестве. Новая технология объединяет сильные стороны обоих методов, говорят разработчики.

Можно маркировать и отображать множество различных целей из одного и того же образца одновременно и раскрывать молекулярное разнообразие жизни в ошеломляющих деталях. Мы надеемся, что в ближайшем будущем сможем продемонстрировать возможности визуализации с десятками цветов в живых клетках.

Лу Вей, соавтор исследования

Читать далее:

Образцы красного водопада рассмотрели в лаборатории: что там нашли ученые

Посмотрите, как сияют кольца Сатурна на снимке телескопа «Джеймс Уэбб»

Гигантская ледяная планета может скрываться на дальней границе Солнечной системы

На обложке: визуализация молекул внутри живой клетки. Изображение: Caltech

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Найден способ сверхскоростной передачи тепла для быстрого охлаждения электроники
Наука
Условия жизни лошадей в Средневековом Новгороде восстановили по зубам
Наука
Под видом модов для Minecraft и других игр в Telegram распространяют вирусы
Новости
ИИ от создателей TikTok потеснил GPT-4o в рейтинге генераторов изображений
Новости
В России нашли минерал, который поможет изучить ядро Земли и космические тела
Космос
Анализ метеорита поставил под сомнение гипотезу о происхождении воды на Земле
Космос
«Яндекс» научил поиск решать задачи по алгебре для старшеклассников
Новости
Найдена недостающая часть Вселенной: где она скрывалась
Космос
VR в строительстве: как избежать ошибок на сотни миллионов
Мнения
44 планеты, похожие на Землю, нашли в Млечном Пути
Космос
Тайну космоса, которой больше 60 лет, наконец-то раскрыли
Космос
В «дубайском» шоколаде нашли опасные для жизни вещества
Наука
Хакеры атаковали пять оборонных предприятий России
Новости
Как ИИ повышает эффективность и снижает риски обогатительных предприятий
Мнения
«Джеймс Уэбб» изучил загадочные кольца погибшей звезды
Космос
Открыт прием заявок на ежегодную премию Digital Leaders 2025
Новости
GigaChat научился искать информацию в сети: Сбер обновил ИИ-помощника
Новости
Созданы очки с искусственным интеллектом для незрячих людей
Новости
Минобрнауки продолжит программу кешбэка для инвесторов университетских стартапов
Новости
OpenAI представила GPT-4.1: модель с улучшенными возможностями для программистов
Новости