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

 

K2
K2

Все члены сборной России получили медали на 30-й Международной биологической олимпиаде для школьников
21 июля в Сегеде (Венгрия) подвели итоги 30-й Международной биологической олимпиады для школьников. Российская сборная на состязании завоевала три серебряные медали и одну бронзовую.

Шесть медалей завоевали российские школьники на 60-й Международной математической олимпиаде
Стали известны итоги 60-й Международной математической олимпиады для школьников, которая проходила в Бате (Великобритания). Российская сборная завоевала две золотые и четыре серебряные медали.

Участие НТ-МДТ Cпектрум Инструментс в международной конференции ACNS’2019
Участие НТ-МДТ Cпектрум Инструментс в международной конференции ACNS’2019. Тезисы доклада Быкова В.А.

3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве
И.В.Яминский
Материалы лекции проф. МГУ, д.ф.-м.н., генерального директора Центра Перспективных технологий И.В.Яминского "3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве". 3D принтер, сканирующий зондовый микроскоп и фрезерный станок. Что общего между ними? Как конструировать их своими руками? Небольшой экскурс в практические нанотехнологии. Поучительная история о создании сканирующего туннельного микроскопа. От идеи до нобелевской премии за 5 лет. Взгляд в микромир – от атомов и молекул до живых клеток. Как взвесить массу одного атома? Вирусы и бактерии – наши друзья или враги? Медицинские приложения нанотехнологий – нанобиосенсоры для обнаружения биологических агентов.

Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники
В.А.Кецко
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. В сообщении даны материалы лекции д.х.н., в.н.с. ИОНХ РАН В.А.Кецко "Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники".

Лекции и семинары от ФНМ МГУ на Нанограде
Е.А.Гудилин
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. Ниже даны материалы лекций и семинаров представителя ФНМ МГУ проф., д.х.н. Е.А.Гудилина.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
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.