Дослідники розробили новий метод мікроскопії для детальної візуалізації процесів всередині живої клітини на молекулярному рівні. Дослідження опубліковано в журналі Nature Photonics.
Фізики з Каліфорнійського технологічного інституту розробили нову технологію мікроскопії. Вона об’єднує два різні методи — інфрачервону спектроскопію і флуоресцентну мікроскопію — і дозволяє спостерігати біологічні процеси в живих клітинах з рекордною деталізацією на рівні окремих молекул.
Флуоресцентна мікроскопія використовує спеціальні маркери — флуоресцентні мітки, за допомогою яких позначаються певні молекули або інші мікроскопічні структури. Під впливом світла з певною довжиною хвилі такі структури починають світитися, і мікроскоп вловлює таке світіння.
Інфрачервона спектроскопія аналізує коливання хімічних зв’язків, що утримують атоми всередині молекули разом. У цьому методі зразок, який потрібно досліджувати, опромінюється інфрачервоним світлом. Це «бомбардування» фотонами змушує зв’язки молекул матеріалу вібрувати таким чином, що можна визначити їх тип. Коливання потрійного зв’язку «звучить» інакше, ніж у одинарної, а коливання атома вуглецю, пов’язаного з іншим атомом вуглецю, відрізняються від зв’язку вуглецю і азоту.
Дослідники розробили пристрій, який комбінує два цих методи. Спочатку зразок забарвлюється флуоресцентним барвником, який зв’язується з молекулами, обраними для візуалізації. Потім на нього направляється імпульс інфрачервоного світла з частотою, необхідною для збудження зв’язків всередині молекули. Слідом на цей ж зв’язок падає імпульс з більш високою енергією, який змушує барвник світитися. При цьому різні молекули можна помітити різними кольорами. В результаті мікроскоп може відображати цілі клітини або окремі молекули в динаміці.
Флуоресцентна мікроскопія дозволяє спостерігати за окремими молекулами, але не дає детальної інформації про їх хімічний устрій. З іншого боку, вібраційна мікроскопія надає багату хімічну інформацію, але працює тільки тоді, коли потрібна молекула присутня у великій кількості. Нова технологія об’єднує сильні сторони обох методів, кажуть розробники.