Представьте себе мир, где мы можем наблюдать за танцами молекул внутри клетки с разрешением, сравнимым с размером отдельных атомов. Именно такой мир открывается благодаря удивительному сочетанию двух мощных технологий: динамической ядерной поляризации (ДНП) и магнитно-резонансной силовой микроскопии на наноуровне (MRFM).
Прорыв в наноразмерном ядерном магнитном резонансе
Традиционный ЯМР, как мощный инструмент для изучения структуры и динамики молекул, сталкивается с ограничениями при работе с наномасштабными объектами. Количество атомов в таких системах настолько мало, что обычные методы детектирования теряют эффективность из-за статистических шумов. В этом контексте ДНП становится настоящим прорывом. Она позволяет “подзарядить” ядерные спины энергией от электронов, создавая мощный сигнал, который можно четко различить.
Сочетание сил ДНП и MRFM
Ученые из Университета Ватерлоо под руководством доктора Раффи Будакяна объединили эти две технологии, создав наноскопический детектор с невероятной чувствительностью. В их экспериментах, опубликованных в журнале Science Advances, ДНП позволила увеличить тепловую поляризацию ядер водорода в 100 раз по сравнению со стандартными методами. Это эквивалентно 15-кратному приросту чувствительности обнаружения и сокращению времени измерения на впечатляющие 200 раз!
Новые возможности для биологических исследований
Такие результаты открывают невероятные перспективы в структурной биологии. Теперь мы можем мечтать о трехмерных наноразмерных снимках белков и других биомолекул с разрешением, сравнимым с расстоянием между атомами. Представьте себе возможность наблюдать за сложными процессами внутри клетки, такими как сворачивание белков или взаимодействие молекул с точностью, недоступной ранее.
“Благодаря сочетанию усиленной ДНП с нанометровой магнитно-резонансной томографией (МРТ) и сверхчувствительной спиновой детекцией, трехмерная МРТ биомолекулярных структур с разрешением в ангстремовом масштабе может стать реальностью – это революционная возможность для структурной биологии,” – говорит доктор Будакян.
Эта технология не просто расширяет границы наших знаний о наномире, она открывает новые горизонты для разработки лекарств, понимания болезней и создания инновационных материалов. ДНП в тандеме с MRFM – это мощный инструмент, который позволит нам разгадывать тайны жизни на самом фундаментальном уровне.
