新型电子显微镜提供纳米级 无损伤的氨基酸同位素跟踪

作者:admin 来源:未知 点击数: 发布时间:2019年06月24日

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  一种新的电子显微镜手艺能够检测纳米级卵白质分量的细微变化,同时连结样品的完整性,这可认为更深切,更全面的生命根基建立研究斥地新的路子。

  美国能源部橡树岭国度尝试室的科学家在 “ 科学 ”杂志上 描述 了第一次利用电子显微镜间接识别纳米级氨基酸中的同位素而不损坏样品。

  同位素凡是用于标识表记标帜分子和卵白质。通过丈量分子振动特征的变化,电子显微镜能够以史无前例的光谱精度和空间分辩率跟踪同位素。

  该手艺不会粉碎氨基酸,答应动态化学的实在空间察看,并为生命科学中从简单到复杂的生物布局的大量科学发觉奠基根本。

  “我们领会疾病,人体新陈代谢和其他复杂生物现象的进展体例是基于卵白质之间的彼此感化,”ORNL博士后研究员,第一作者Jordan Hachtel说。“我们通过用同位素标识表记标帜特定卵白质来研究这些彼此感化,然后通过化学反映跟踪它,看看它去了哪里以及它做了什么。”

  “此刻,我们能够间接用电子显微镜跟踪同位素标识表记标帜,这意味着我们能够用与卵白质现实大小相当的空间分辩率来做到这一点,”Hachtel弥补道。

  他们的新尝试发生在ORNL的纳米材料科学核心,在扫描透射电子显微镜或STEM中利用单色电子能量丧失光谱或EELS。科学家利用的手艺足够敏感,能够区分单个原子上单个中子分歧的分子。EELS用于捕捉氨基酸分子布局中的细小振动。

  “凡是利用质谱法在宏观层面上看到同位素标识表记标帜,质谱是一种显示样品原子量和同位素构成的科学东西,”ORNL的科学家兼通信作者Juan Carlos Idrobo说。“质谱阐发具有令人难以相信的质量分辩率,但它凡是不具有纳米空间分辩率。这是一种粉碎性的手艺。“

  质谱仪利用电子束将分子分化成带电碎片,然后通过它们的质荷比表征。在宏观标准上察看样本,科学家们只能从统计学上揣度出样本中可能具有的化学键。样本在尝试过程中被粉碎,留下未被发觉的有价值的消息。

  由ORNL团队使用的新电子显微镜手艺供给了一种更暖和的方式。通过将电子束定位得很是接近样品,但不间接接触它,电子能够在不粉碎样品的环境下激发和检测振动,从而答应在更长的时间段内在室温下察看生物样品。

  它们的成果形成了电子显微镜的冲破,由于带负电的电子束凡是仅对证子敏感,而不合错误中子敏感。“然而,分子振动的频次取决于原子量,而且这些振动频次的切确丈量开启了在电子显微镜中丈量同位素的第一个间接通道,”Idrobo说。

  ORNL带领的研究团队估计他们潜在的改变游戏法则的手艺不会代替此刻用于检测同位素标识表记标帜的质谱和其他保守的基于光学和中子的手艺。

  “我们的手艺是宏观质谱尝试的完满弥补,”Hachtel说。“通过对证谱的事后领会,我们能够进入并在空间上处理同位素标识表记标帜最终具有于实在空间样本中的位置。”

  除了生命科学之外,该手艺还能够使用于其他软物质,如聚合物,也可能使用于量子材料,此中同位素替代能够在节制超导性方面阐扬环节感化。

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