تولید مولکول‌های رنگی جدید برای نانوسکوپی نوری

بیست سال پیش تصویربرداری از سلول‌های زنده در سطح مولکولی رویایی بیش نبود. امروزه
این رویا به واقعیت نزدیک شده است.

استفان هل (برنده جایزه Otto Hahn در سال ۲۰۰۹) در موسسه نانوبیوفتونیک مکس‌پلانک
در Göttingen در آلمان روش‌های میکروسکوپی فلورسانس جدیدی برای مشاهده اشیا در
مقیاس نانو توسعه داده است. وی همچنین با کمک همکارانش ولادیمیر بلوو و کریستیان
اگلینگ یک سری مواد رنگی پایدار در برابر نور تولید کرده است که می‌توانند به‌عنوان
نشانگرهای فلورسانس مورد استفاده قرار بگیرند.

در طول دو دهه گذشته استفان هل و گروهش هنر میکروسکوپی را ورای آن چیزی که ممکن
تصور می‌شد، متحول ساخته‌اند. به‌دلیل ویژگی موجی نور (پراش) تفکیک‌پذیری یک
میکروسکوپ نوری به جزئیاتی با ابعاد ۲/۰ میکرومتر محدود می‌شود. به‌نظر می‌رسد که
قوانین فیزیک تصویربرداری از اشیایی با کمتر از این ابعاد را محدود کرده است.
استفان هل ورای این محدودیت را تصور کرد و ۱۵ سال پیش این تصور به واقعیت پیوست. او
از طریق خاموش کردن متوالی فلورسانس مولکول‌های مجاور با استفاده از نشر برانگیخته،
روشی برای دیدن اشیا در مقیاس نانومتری توسعه داد. نام این روش نانوسکوپی STED است.

حساسیت این روش به‌میزان درخشندگی نشانگرهای فلورسانس به‌کار رفته بستگی دارد و
البته پایداری نوری آنها نیز از اهمیت بالایی برخوردار است. پژوهشگران گروه
نانوبیوفتونیک توانسته‌اند یک سری مواد رنگی فلورسانس بسیار درخشان و با پایداری
نوری بالا سنتز کنند. این ترکیبات نور سبز و نارنجی نشر کرده و از مشتقات فلوئوردار
ماده رنگی معروف رودامین هستند. استفاده از این ترکیبات در نانوسکوپی STED منجر به
ایجاد تصاویری با کیفیت بالا از نظر میزان روشنایی و نسبت سیگنال به پس‌زمینه می‌شود.
به‌علاوه، تفکیک‌پذیری این تصاویر نسبت به بیشترِ میکروسکوپ‌های نوری بالاتر بوده و
اطلاعات ساختاری دقیق‌تری قابل استخراج هستند.

این مشتقات فلوئوردار رودامین از نظر تنوع نیز خاص هستند. انواعی از این ترکیبات
آبدوست و یا چربی‌دوست بوده، و برخی دیگر حاوی گروه‌های فعال آمینو هستند؛ این
ترکیبات می‌توانند در فرایندهای استاندارد برچسب‌زنی به پادتن‌ها یا مولکول‌های
زیستی مختلفی متصل شوند. این گروه پژوهشی نشان داده‌اند که این مولکول‌های رنگی
جدید می‌توانند از غشاهای سلولی عبور کرده و به بخش‌های درونی سلول‌ها وارد شوند.
از این قابلیت می‌توان در راهکارهای جدید برچسب‌زنی برای سامانه‌های زیستی بهره برد.
حال تمام نگاه‌ها به Göttingen معطوف شده است تا ببینند نانوسکوپی نوری تا کجا می‌تواند
پیش رود.