طريقة ثورية لوزن جزيء واحد

تستخدم أداة مجهرية، أصغر بـ 1000 مرة من سمك شعرة واحدة، التذبذبات الاهتزازية من أجل التعرف في الوقت نفسه على كل من كتلة وبنية جزيء واحد - وهي آلية لم تكن موجودة حتى الآن.

[ترجمة د.نحماني موشيه]
نجح العلماء في تطوير تقنية ثورية جديدة قادرة على محاكاة ووزن جزيء واحد والتعرف الفوري على فيروس فردي.

تستخدم أداة مجهرية، أصغر بـ 1000 مرة من سمك شعرة واحدة، التذبذبات الاهتزازية من أجل التعرف في الوقت نفسه على كل من كتلة وبنية جزيء واحد - وهي آلية لم تكن موجودة حتى الآن. وقاد البحث البروفيسور جون صادر من جامعة ملبورن والبروفيسور مايكل روكس من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا. وقد نُشرت نتائج البحث منذ فترة طويلة في المجلة العلمية Nature Nanotechnology.

ويشير الباحثون إلى أن هذه الطريقة المبتكرة ستحدث ثورة في مجال الكشف الجزيئي لعلماء الأحياء، أو أي باحث آخر مهتم بقياس الأجسام الصغيرة للغاية. ومن أجل التعرف على بنية العظم الذي تم فحصه، قام الباحثون بتوصيله بجهاز متذبذب صغير يعرف باسم الرنان المعتمد على النظام الكهروميكانيكي النانوي (NEMS). "إحدى الطرق الشائعة للتمييز بين الجزيئات المختلفة هي وزنها باستخدام عملية تسمى قياس الطيف الكتلي. المشكلة هي أن الجزيئات المختلفة قد يكون لها نفس الوزن. يقول الباحث الرئيسي: "نحن الآن قادرون على التمييز بينهما بمساعدة التعرف على الأشكال". تعتمد هذه الطريقة على خوارزمية رياضية جديدة قمنا بتطويرها تسمى التصوير بالقصور الذاتي. ويمكن استخدامه كأداة تشخيصية إذا كنت تحاول، على سبيل المثال، تحديد موقع فيروس أو بكتيريا."

في طريقة الفحص المجهري الشامل، تخضع الجزيئات للتأين (شحنة كهربائية) وبالتالي يمكن أن يتفاعل معها المجال الكهرومغناطيسي. يتم بعد ذلك قياس هذه التفاعلات ويتم الحصول على معلومات حيوية فيما يتعلق بنسبة الكتلة/الشحن للجزيء. ومع ذلك، هذه الطريقة غير قادرة على التمييز بين الجزيئات المختلفة ذات نسب الكتلة/الشحنة المتماثلة. "ومع ذلك، عندما يصل الجزيء إلى جهاز متذبذب من نوع NEMS، فمن الممكن التمييز بين كتلها المختلفة. ويعتمد تغيير تردد الجهاز على كتلة الجزيء وشكله، بحيث يمكن معرفة الكثير من التفاصيل حول بنية الجزيء وكتلته"، كما يشير الباحث الرئيسي. "إن طريقتنا مختلفة تمامًا عن الفحص المجهري الضوئي حيث يحد الضوء من الحجم الذي يمكن قياسه. وفي طريقتنا، فإن "حد انكسار الضوء" هذا ليس له أي تأثير."

إحدى الطرق الشائعة لفك رموز الهياكل الجزيئية هي استخدام علم البلورات بالأشعة السينية. تتضمن هذه الطريقة المعقدة تنظيف الجزيئات وتشكيلها، ثم تعريضها للأشعة السينية وفك رموز أنماط الحيود الناتجة. ومع ذلك، فإن هذه الطريقة محدودة أيضًا نظرًا لأن بنية الجزيء في بيئته الطبيعية قد تكون مختلفة عن تكوينه البلوري الصلب. ويشير الباحثون إلى أن الطريقة الجديدة قد تكون مفيدة للغاية لعلماء الأحياء. "تضيف هذه الطريقة الجديدة معلومة أخرى وتساعد في تحديد الجزيئات وفك شفرتها، ولكن الآن - على مستوى الجزيء الواحد، وهي نتيجة يمكن أن تكون مهمة في التطبيقات الطبية الحيوية، من بين مجالات أخرى."
أخبار الدراسة