Создан микроскоп с разрешением в 100 миллионов раз выше, чем у обычного МРТ
Ученые из IBM Research совместно с Центром исследования наноразмеров Стэнфордского университета продемонстрировали магнитно-резонансную томографию (МРТ) с объемным разрешением в 100 миллионов раз выше, чем у обычной МРТ.
Результат, опубликованный в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), знаменует значительный шаг вперед в инструментах для молекулярной биологии и нанотехнологий, предлагая возможность изучать сложные 3D-структуры в наномасштабе.
Этот прогресс стал возможен благодаря технике магнитно-резонансной силовой микроскопии (MRFM), основанной на детектировании сверхмалых магнитных сил. Помимо высокого разрешения, метод обладает преимуществами:
- Химическая специфичность.
- Способность «видеть» под поверхностями.
- Недestructтивность для чувствительных биологических материалов (в отличие от электронной микроскопии).
Команда под руководством IBM значительно повысила чувствительность MRFM и объединила ее с передовой техникой 3D-реконструкции изображений. Это позволило впервые продемонстрировать МРТ для биологических объектов нанометрового масштаба.
Как это работает:
Новое устройство не использует градиентные и визуализирующие катушки, как обычный МРТ-сканер. Вместо этого:
- Образец помещается на микроскопический кантилевер (кремниевая «трамплинная» балка).
- Лазерная интерферометрия отслеживает движение кантилевера, которое слегка меняется при взаимодействии магнитных спинов атомов водорода в образце с близлежащим наноскопическим магнитным острием.
- Острие сканируется в трех измерениях, а колебания кантилевера анализируются для построения 3D-изображения.
Результаты и перспективы:
- Метод был применен к образцу вируса табачной мозаики и достиг разрешения до 4 нанометров (вирус имеет размер около 18 нм).
- Технология может революционизировать изучение вирусов, бактерий, белков и других биологических элементов.
- В перспективе нано-МРТ может позволить напрямую визуализировать внутреннюю структуру отдельных молекул белков и молекулярных комплексов, что является ключом к пониманию биологической функции.