测量分子间的距离并不是一件简单的工作,但是德国的一个研究小组开发出了一种新方法,如果我们足够幸运的话,这种方法可能会彻底改变生物研究,甚至可能影响半导体技术的发展。
德国马克斯-普朗克多学科科学研究所(Max Planck Institute for Multidisciplinary Sciences)的研究人员突破性地实现了埃级精度的分子内距离光学测量。 简单地说,他们利用一把纳米"尺子"和一些荧光技术成功地测量了单个原子的宽度。
在发表于《科学》(Science)的研究中,研究小组解释说,用纯光学方法测量纳米尺度的距离是出了名的困难。 然而,他们开发了一种名为 Minflux 的新方法,使他们能够测量典型分子 1 到 10 纳米范围内的分子内距离。
该研究的合著者 Steffen Sahl 说,研究小组重点研究了蛋白质和其他大分子的折叠过程。 这些生物结构有时会发生错误折叠,从而对人体产生有害影响,并导致阿尔茨海默病等严重疾病。
萨赫说,研究小组的目标不仅仅是绘制大分子之间的相对位置图,而是要解决探测大分子本身内部这一更具挑战性的任务。 为了实现这一目标,他们在蛋白质的不同点上连接了两个荧光标记,使它们在激光束下发光。 通过分析这些发光标记发出的电磁辐射,研究人员能够精确测量出它们之间的距离。
荧光"标尺"基于聚脯氨酸结构,这种结构在结构生物学中已被用作"分子标尺"。 他们测量到的最小距离为 0.1 纳米,大约相当于一个普通原子的宽度。
奥地利维也纳大学的研究员乔纳斯-里斯(Jonas Ries)认为这项新技术是一项重大的技术进步。 但他承认,他无法解释研究小组是如何让显微镜保持如此稳定的。
英国研究人员柯蒂-普拉卡什(Kirti Prakash)指出,虽然德国研究小组取得的"令人印象深刻"的精确度很有希望,但还需要在更复杂的生物系统上进行测试。 普拉卡什还指出,荧光显微镜可能无法很好地应用于非生物环境,如硅基晶体管。 尽管如此,在显微镜下检查 CPU 时达到埃级精度,确实会为我们带来一次精彩的光学之旅。