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新技术将分子构型的研究带入微观领第四色首页域

化学 2021-10-28 00:01:46

贝克曼高级科学技术研究所的凯尔·谢尔顿 罗希特·巴尔加瓦和博士后研究员凯文·叶设计了用于这项研究的定制红外显微镜

这张照片拍摄于2020年2月

信用:L

伊利诺伊大学香槟分校的布莱恩·斯道佛

研究人员开发了一种光谱显微镜,可以对生物样品中的分子构象和方向进行光学测量

这种新的测量技术使研究人员能够更快、更准确地在微观层面对生物样本成像

新仪器是基于伊利诺伊大学香槟分校贝克曼高级科学技术研究所的研究人员开发的离散频率红外光谱成像技术

伊利诺伊大学癌症中心主任、生物工程学教授罗希特·巴尔加瓦说:“这个项目旨在将分子手性研究带入微观领域。”

分子手性是指分子或多分子组件中原子的空间取向

在生物系统中,一个分子可能引发细胞反应,而它的镜像可能是无活性的,甚至是有毒的

虽然振动圆二色性可以用来帮助确定分子的化学结构和方向,但VCD测量是时间密集型的,以前不能用于成像复杂的生物系统或固体组织样本

《分析化学》上发表了一篇名为“利用红外光谱成像进行同步振动圆二色性测量”的论文,并在封面上做了特写

罗希特·巴尔加瓦和研究生亚穆纳·法尔正在分析一个固体组织的显微图像

这张照片拍摄于2020年2月

信用:L

伊利诺伊大学香槟分校的布莱恩·斯道佛 新型红外显微镜通过加速采集时间和提高传统VCD技术的信噪比,使生物分子手性成像成为可能

巴尔加瓦说:“当你把分光计发出的光送到显微镜下时,你实际上是在扔掉很多光。”

“对于VCD测量,你还必须把它通过光弹性调制器,它把光的偏振变成左手或右手

在这一点上,你没有太多的光了,这意味着你必须长时间平均你的信号才能看到一个图像中的一个像素

" 由巴尔加瓦领导的化学成像和结构实验室,通过构建高性能离散频率红外成像显微镜的框架,实现了快速、同步的红外和垂直腔面发射测量

该仪器不是采用传统的热光源,而是围绕量子级联激光器建造的

“激光源激发了整个设计,”电子和计算机工程研究生研究员亚穆纳·法尔说

“QCL光源具有更高的功率,这意味着我们可以获得更快的测量结果

以前,你只能对液体样本进行影像诊断,但我们也可以对固体组织进行成像

以前从未尝试过这种方法,因为它首先需要很长时间来获取VCD信号

" Kevin Yeh是一名博士后研究助理,他共同领导了显微镜的开发,他断言为这个项目制造的显微镜可能会产生其他应用

“我们最初设想离散频率红外显微镜作为一个平台,在此基础上可以建立其他技术,”叶说

“我们已经解决了其中的一个扩展,那就是VCD,但是我们还可以设想许多其他的扩展

" 虽然这项技术的应用可以跨越生物科学,但这项工作本身就是跨学科科学力量的证明

巴尔加瓦说:“这个项目只有通过汇集不同领域的思想才有可能实现。”

“这是一个化学问题,通过一个基于物理的设计来解决,由一个电气工程学生来实现

贝克曼的基因决定了我们要采取这种方法来解决问题

"

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