ابزار جدیدی برای مطالعه تک مولکول‌های زیستی

محققان آزمایشگاه آمز و دانشگاه ایالتی آیوا موفق به ارائه روشی شدند که در
آن با استفاده از میکروسکوپ AFM می‌توان تک مولکول‌های زیستی را مورد
مطالعه قرار داد. در این روش امکان تعیین ارتفاع تک مولکول‌ها وجود دارد
کاری که پیش از این انجام آن ممکن نبود.

این گروه تحقیقاتی با ترکیب دو روش خم کردن پرتو نوری و میکروسکوپ نیروی
اتمی، موفق شدند روشی برای مطالعه سه بعدی تک مولکول‌های زیستی ارائه کنند.
دقت و صحت روش این گروه تحقیقاتی بسیار بالا است. با فناوری‌های فعلی برای
مطالعه تک مولکول‌ها تنها می‌توان آنها را در محورهای x و y بروی یک صفحه
دو بعدی اندازه گیری کرد. اما این فناوری جدید محققان را قادر می‌سازد تا
در بعد Z نیز تک مولکول‌ها را اندازه‌گیری کنند این روش دارای دقتی در حد
چند نانومتر است و اندازه‌گیری ارتفاع در آن بی‌نیاز از ادوات اپتیکی ویژه
است.

سانجوی سیواسانکار، استادیار رشته فیزیک و نجوم دانشگاه ایالتی آیوا که در
آزمایشگاه آمز نیز فعالیت دارد، می‌گوید این یک روش کاملا جدید است که ما
را قادر می‌سازد بعد Z را در یک مولکول با دقت بالایی اندازه‌گیری کنیم.
جزئیات این پژوهش در نشریه Nano Letters به چاپ رسیده است. نویسندگان دیگر
این مقاله هوی لی، محقق پسا دکتری فیزیک و نجوم دانشگاه ایالتی آیوا، چی فو
یان، دانشجوی دکتری مهندسی برق و کامپیوتر این دانشگاه هستند. حمایت‌های
مالی این پروژه توسط دانشگاه ایالتی آیوا به مبلغ ۱۲۰ هزار دلار انجام شده
است. این حمایت مالی در قالب برنامه‌ای تحت عنوان بنیاد گرو آیوا ولیوز
اعطا گردیده است که یک برنامه توسعه اقتصادی ایالتی است.

برنامه تحقیقاتی این گروه دو هدف اصلی را دنبال می‌کند: چگونه سلول‌های به
یکدیگر می‌چسبند و چگومه می‌توان ابزاری برای مطالعه سلول‌ها ساخت. برای
رسیدن به این دو هدف، فناوری میکروسکوپی جدیدی توسط این گروه تحقیقات ارائه
شد که موج ایستاده محوری نانومتری (SWAN) شهرت یافته است.

عملکرد این میکروسکوپ به این شکل است که محققان یک مولکول فلورسانس را به
نوک میکروسکوپ نیروی اتمی متصل می‌کنند. این نوک میکروسکوپ تجاری روی یک
پرتو لیزر متمرکز قرار می‌گیرد، این کار موجب تشکیل الگو موجی ایستاده
می‌شود. یک مولکول که قادر به نشر پرتو است در مسیر این موج ایستاده قرار
داده می‌شود. زمانی که نوک میکروسکوپ نیروی اتمی در سطح به حرکت در می‌آید،
نشر فلورسانس دچار تغییر می‌شود که این تغییر متناسب با فاصله نوک از سطح
است. این فاصله با نشرکننده‌ای که در سطح قرار گرفته مقایسه می‌شود. با این
کار می‌توان ارتفاع یک جسم را با دقت و صحت نانومتری اندازه‌گیری کرد.