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

 

Рисовое поле
Рисовое поле

Интервью с участниками, авторами задач и организаторами XIII Олимпиады
Предлагаем ознакомиться с подборкой видеороликов - миниинтервью, взятых в течение очного тура XIII Всероссийской Интернет-олимпиады по нанотехнологиям "Нанотехнологии - прорыв в будущее!" (25 - 30 марта 2019 года).

Неделя Олега Лосева
Портал RSCI.RU и инициаторы проведения "Недель Олега Лосева" приглашают все вузы и факультеты физико-технологического и радиоэлектронного профиля к участию в первой Неделе Олега Лосева в Рунете, посвященной Олегу Владимировичу Лосеву - признанному пионеру полупроводниковой электроники и оптоэлектроники.

Магистратура Московского университета по химической технологии
Химический факультет МГУ имени М.В.Ломоносова объявляет о приеме в магистратуру "Химическая технология" для подготовки специалистов в области полимерных композиционных материалов, углеродных материалов, защитных покрытий.

Интервью с Константином Козловым - абсолютным победителем XIII Наноолимпиады
Семенова Анна Александровна
Школьник 11 класса Константин Козлов (г. Москва) стал абсолютным победителем Олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!" 2018/2019 по комплексу предметов "физика, химия, математика, биология". О своих впечатлениях, увлечениях и немного о планах на будущее Константин поделился с нами в интервью.

Микроэлементарно, Ватсон: как микроэлементы действуют на организм
Алексей Тиньков
Как на нас воздействуют кадмий, ртуть, цинк, медь и другие элементы таблицы Менделеева рассказал сотрудник кафедры медицинской элементологии РУДН Алексей Тиньков в интервью Indicator.Ru

Зимняя научная конференция студентов 4 курса ФНМ МГУ 22-23 января 2019 г.
Сафронова Т.В.
Настоящий сборник содержит тезисы докладов зимней научной студенческой конференции студентов 4-го курса ФНМ

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.