Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Рисунок 1. Схематическое изображение магнитно-резонансного силового микроскопа. Образец (препарат вируса табачной мозаики) нанесен на кончик ультрачувствительного кремниевого кантилевера, обращенный к магнитной игле.

Рисунок 2. Полученные кадры, отснятые на разном расстоянии (A), и воссозданная на их основе трехмерная реконструкция образца (C, D, F, G). Изображение РЭМ того же самого региона (E).

А вот такие изображения удавалось получать ранее (вирус табачной мозаики, ПЭМ, оттенение Pt/C).

Новый взгляд на биологические микрообъекты

Ключевые слова:  вирус табачной мозаики, магнитно-резонансная силовая микроскопия, трехмерное изображение, ядерный магнитный резонанс

Опубликовал(а):  Трусов Л. А.

06 февраля 2009

Ученые из Исследовательского Центра IBM совместно с коллегами из Стенфордского Университета сообщают о разработке нового прибора, способного воссоздавать трехмерные реконструкции объектов с наноразмерным разрешением.

Магнитно-резонансная томография является мощным инструментом для получения трехмерной картины объекта с разрешением в доли миллиметра. К сожалению, перенести этот подход в область высокоточной микроскопии не получается из-за ряда ограничений, главным образом связанных с чувствительностью детектора. Наилучшие достижения в области магнитно-резонансной микроскопии – это разрешение порядка 40 мкм3. Основная проблема здесь заключается в том, что ядерный магнетизм – относительно слабый физический эффект, и детекторы, основанные на катушке индуктивности, не могут обеспечить достаточное отношение сигнала к шуму уже для объемов микронных размеров. Следовательно, надо использовать другой принцип детектирования, решили исследователи.

Ученые продемонстрировали, что при помощи магнитно-резонансной силовой микроскопии (MRFM) можно получить трехмерное изображение биологического объекта (на примере вируса табачной мозаики, TMV) с разрешением около 4 нм. Принцип работы магнитно-резонансного силового микроскопа заключается в механическом детектировании магнитных взаимодействий между спинами ядер в образце и кончиком магнитной иглы. Устройство микроскопа изображено на рисунке 1. Образец, состоящий из отдельных вирионов TMV, был нанесен на плоский кончик ультрачувствительного кремниевого кантилевера и помещен вблизи магнитной иглы, которая создает сильно неоднородное магнитное поле. Сама магнитная игла расположена на тонкой медной проволоке, вокруг которой создается радиочастотное магнитное поле. Резонансные условия достигаются лишь в тонком полусферическом слое вокруг кончика магнитной иглы. В условиях ядерного магнитного резонанса происходит периодическое переключение спинов протонов в образце, а это, в свою очередь, приводит к колебаниям кантилевера. Эти колебания детектируются, и затем по ним воссоздается картина распределения протонов.

Результат можно увидеть на рисунке 2. Для воссоздания трехмерной картины вируса табачной мозаики было сделано четыре кадра с расстояниями 24 нм, 37 нм, 50 нм и 62 нм от кончика иглы до поверхности кантилевера. Каждый кадр содержит 60 х 32 точки. На получение одной точки уходило около одной минуты. Образец все это время находился в вакууме и в замороженном состоянии (при температуре 300 мК), поэтому, к счастью, не успел испортиться. Затем была проведена процедура восстановления трехмерного изображения, результат чего вы можете увидеть на рисунках 2С и 2D. Рядом показано изображение того же самого участка, полученное при помощи сканирующего электронного микроскопа. Ученые с особым восторгом подчеркивают, что два изображения на удивление похожи, хотя получены на основе принципиально различных методов детектирования.

Авторы работы считают, что можно внести еще ряд улучшений в способы детектирования и приготовления образца, и добиться таким образом разрешения в 1 нм и менее. Метод позволяет изучать биологические объекты и их комплексы, что особенно актуально, например, для тех белков, из которых не удается получить кристаллы и сделать структурный анализ.

Работа «Nanoscale magnetic resonance imaging» опубликована в PNAS.


Источник: PNAS




Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Проекты эмблемы Интернет-олимпиады
Проекты эмблемы Интернет-олимпиады

Наносистемы: физика, химия, математика (2024, Т. 15, № 2)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume15/15-2
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Наносистемы: физика, химия, математика (2024, Т. 15, № 1)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume15/15-1
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Наносистемы: физика, химия, математика (2023, Т. 14, № 5)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume14/14-5
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2024 году
коллектив авторов
29 – 31 мая пройдут защиты магистерских квалификационных работ выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2023 году
коллектив авторов
30 мая - 01 июня пройдут защиты магистерских квалификационных работ выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Эра технопредпринимательства

В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.