رصد جنبش مولکول‌ها

محققان دانشگاه رایس به رهبری جان هانفر، نشان دادند که می‌توان از خواص پلاسمونیک
نانوذرات در ره‌گیری تک‌مولکول‌ها استفاده کرد. پیش از این دانشمندان برای رصد چند
دقیقه از جنبش تک‌مولکول‌ها از برچسب‌های فلورسانس و یا اندازه‌گیری نیرو استفاده
می‌کردند؛ اما با این روش جدید می‌توان بدون اعمال تغییری روی مواد، آنها را برای
مدت طولانی ره‌گیری کرد.

هانفر و همکارانش از خواص پلاسمونیک نانوذرات فلزی در رصد جنبش تک‌مولکول‌ها
استفاده کردند. نانوذرات طلای مورد استفاده در این آزمایش، قادرند نور را در طول
موج‌های مرئی پراش دهند در نتیجه می‌توان آن را با یک میکروسکوپ آنالیز کرد.

هانفر در یک کنفرانس درباره‌ی یافته‌ی خود چنین گفت:«ما ابتدا زمان زیادی را صرف
یافتن مولکول مناسب کردیم؛ به‌طوری که ابتدا نانومیله‌ای را امتحان کردیم که پراش
نور مناسبی نداشت، سپس اقدام به تست یک نانوذره ستاره‌ای‌شکل نمودیم که حساسیت و
روشنایی بالایی داشت؛ اما مشکل آن در تفاوت شکل و طول موجش بود. در نهایت یک دوهرمی
۱۴۰ نانومتری را امتحان کردیم که از ۱۰ ذره طلا تشکیل شده بود. این دوهرمی که در آن
نور به نوک‌های هرم متمرکز بود، هاله‌ای از نور را در اطراف نوک‌ها داشت که این
هاله قابل رصد کردن با دستگاه طیف‌سنج بود.»

این گروه تحقیقاتی با استفاده از روش‌های بیوشیمیایی، سطح دوهرمی را با آنتی‌بادی‌هایی
پوشش، سپس آنتی‌‌ژن‌ها را روی آن نشست دادند. پس از شستن آنتی‌ژن‌های اضافی محیط،
می‌توان فرایند ره‌گیری را انجام داد. در این شرایط با جدا شدن ذره‌هایی از سطح
دوهرمی، هاله‌ی نور از آبی به قرمز تغییر می‌یابد که این امر قابل رصد و ثبت کردن
است.

مزیت این روش آن است که بر خلاف روش‌هایی نظیر فلورسانس، نیازی به اصلاح یا برچسب‌زنی
نیست، همچنین می‌توان مولکول را به مدت ۱۰ ساعت زیر نظر داشت؛ در حالی که در روش‌های
دیگر تنها چند دقیقه از این کار قابل انجام است.»

این روش امکان مطالعه‌ی سیستم‌هایی را فراهم می‌آورد که در آنها تک‌مولکول‌ها تمایل
زیادی به اتصال با هم دارند؛ مانند برهم‌کنش میان لاکتین و کربوهیدرات‌ها. از
محدودیت‌های دیگر فلورسانس می‌توان به زوال نوری در آن اشاره کرد، البته در روش‌های
مبتنی بر نیرو نیز آسیب‌های تابشی و ناپایداری‌های مکانیکی محدودیت‌زا هستند.