یکی از دشواری‌ها در مطالعات زیستی مربوط به سرعت بالای انجام این فرآیندها و کند بودن سیستم‌های تحقیقاتی است. اخیرا یک گروه تحقیقاتی موفق شده است تیرک جدیدی برای AFM بسازد که سرعت تصویربرداری را به شدت افزایش می‌دهد.
ساخت تیرک جدید برای افزایش سرعت تصویربرداری با AFM
یکی از دشواری‌ها در مطالعات زیستی مربوط به سرعت بالای انجام این فرآیندها و کند
بودن سیستم‌های تحقیقاتی است. اخیرا یک گروه تحقیقاتی موفق شده است تیرک جدیدی برای
AFM بسازد که سرعت تصویربرداری را به شدت افزایش می‌دهد.
بیشتر برهمکنش‌های زیستی در زمان بسیار کوتاهی اتفاق می‌افتد به‌طوری که گاهی زمان
این فرآیندها به یک میلیاردیوم ثانیه ( یک نانوثانیه) می‌رسد. روش‌های فعلی تک
مولکولی برای ضبط چنین اتفاقات سریعی بسیار محدود است به‌طوری که آنها می‌توانند در
یک بازه زمانی چند میلی ثانیه تا یک ثانیه عمل کنند.
اخیر پژوهشگران موسسه رولند در دانشگاه هاروارد موفق شدند این زمان را به مقیاس
میکروثانیه کاهش دهند. تیم تحقیقاتی اوزگار ساهین، پیرو کاری که قبلا انجام داده
بودند، که در آن از میکروسکوپ AFM برای این کار استفاده کرده بودند، یک تیرک T شکل
ساختند که قادر است نیروی برهمکنش میان مولکول‌ها را به سرعت اندازه‌گیری کند. با
این تیرک، سرعت طیف سنجی تک مولکولی ۴۰۰ برابر بیشتر می‌شود.
این تیرک T شکل می‌تواند حرکت بسیار سریعی را در طول فرآیند تصویربرداری AFM
داشته باشد. در نتیجه هرگونه تغییر سریع در نیروی بین مولکولی را می‌تواند رصد کند.
این گروه با استفاده از این تیرک برهمکنش شیمیایی بسیار سریع میان مولکول‌ها را
بررسی کردند.
پاسخ تک مولکول‌ها به فشار خارجی بستگی به طول مدت نیروی اعمال شده خارجی دارد. اگر
کشش به آرامی صورت گیرد، پیوند شیمیایی بین مولکول‌ها، پیش از گسسته شدن، طولانی‌تر
خواهد بود. اگر کشش به سرعت انجام شود، مولکول نیروی بیشتری تولید خواهد کرد.
ساهین می‌گوید که در این آزمایش، آنها یک افزایش شدید در نیروی تولید شده توسط
مولکول مشاهده کردند. نرخ افزایش نیروی حاوی اطلاعات ارزشمندی درباره سد انرژی
نگهدارنده دو مولکول ارائه می‌دهد. نتایج آزمایش آنها به‌وضوح نشان داد که یک سد
انرژی دیگر در برهمکنش میان بیوتین و استراپ‌آویدین وجود دارد. پیش‌تر، نتایج
شبیه‌سازی یک گروه دیگر نشان داده بود که چنین سدی وجود دارد اما به‌صورت تجربی این
سد ثابت نشده بود.
یکی از فواید اندازه‌گیری سریع آن است که می‌توان به‌طور طبیعی تصاویری مبتنی بر
اندازه‌گیری مولکولی ایجاد کرد. این تصاویر می‌تواند برای قرار دادن یک مولکول خاص
در یک سطح با دقت بسیار بالا استفاده شود. اولین کاربرد این روش در تصویربرداری
زیستی است. با این روش به سوالات ساختاری غشاء سلول و محل قرار گرفتن پروتئین‌ها
روی این غشاءها پاسخ داده می‌شود.
نتایج این تحقیق در قالب مقاله‌ای تحت عنوان “A nanomechanical interface to rapid
single-molecule interactions” در نشریه Nature Communications به چاپ رسیده است.
