Nakamit ang pinakabagong “mga optikal na sipit” upang mapahusay ang biomedical na pagsasaliksik

Ang taginting ng mga ions sa nanocrystals ay lumilikha ng isang malakas na puwersang pang-optikong makuha. May-akda: Dr. Fan Wang

Ang mga makabuluhang pagsulong sa teknolohiya ng optical tweezers, na binuo ng mga mananaliksik mula sa UTS Institute of Biomedical Materials and Devices, ay makakatulong na paigtingin ang biomedical na pagsasaliksik.

Tulad ng Jedi sa Star Wars na gumagamit ng “puwersa” upang makontrol ang mga bagay sa isang distansya, ang mga siyentipiko ay maaaring gumamit ng ilaw o “puwersang optikal” upang ilipat ang napakaliit na mga particle. Ang mga nag-imbento ng teknolohiyang laser na groundbreaking na ito, na kilala bilang “optical tweezers,” ay iginawad sa 2018 Nobel Prize in Physics.

Ginagamit ang mga optical tweezer sa biology, gamot, at mga materyal na agham upang tipunin at manipulahin ang mga nanoparticle tulad ng mga atomo ng ginto. Gayunpaman, ang teknolohiya ay batay sa pagkakaiba-iba sa mga mapanlikhang katangian ng mga nakulong na mga maliit na butil at ang kapaligiran.

Ngayon natuklasan ng mga siyentipiko ang isang bagong pamamaraan na nagbibigay-daan sa iyo upang manipulahin ang mga maliit na butil na may parehong likas na likas na katangian bilang background medium, na nagagapi sa isang pangunahing teknikal na problema.

Ang pag-aaral: “Ang mga optical tweezer na hindi tumutugma sa repraktibo na index, gamit ang mga nanoparticle ng conversion na may mataas na haluang metal” ay nai-publish lamang sa Ang likas na katangian ng nanotechnologyat

“Ang tagumpay na ito ay may napakalaking potensyal, lalo na sa mga lugar tulad ng gamot,” sabi ng pinuno ng kapwa may-akda na si Dr. Fan Wang ng Sydney University of Technology.

“Ayon sa kaugalian, kailangan mo ng daan-daang mga milliwatt ng lakas ng laser upang makuha ang isang 20-nanometer gintong maliit na butil. Sa aming bagong teknolohiya, makakakuha kami ng isang maliit na butil na 20-nanometer gamit ang dose-dosenang mga kapasidad. “

Xucheng Shan

“Kakayahang itulak, hilahin at sukatin ang lakas ng mga mikroskopikong bagay sa loob ng mga cell, tulad ng mga filament DNA o intracellular na mga enzyme, ay maaaring humantong sa pag-unlad sa pag-unawa at paggamot ng maraming iba’t ibang mga sakit, tulad ng diabetes o cancer.

“Ang tradisyunal na mekanikal na microprobes na ginamit upang manipulahin ang mga cell ay nagsasalakay, at ang resolusyon ng pagpoposisyon ay mababa. Masusukat lamang nila ang mga katotohanan tulad ng katigasan ng lamad ng cell, hindi ang lakas ng mga protina ng motor na motor sa cell, “aniya.

Ang koponan ng pananaliksik ay bumuo ng isang natatanging pamamaraan para sa pagkontrol ng mga likhang likido at luminescence ng mga nanoparticle sa pamamagitan ng pag-doping ng mga nanocrystal na may mga bihirang mga ion ng metal sa lupa.

Tinalo ang unang pangunahing hamon, na-optimize ng koponan ang konsentrasyon ng mga sangkap ng pag-doping upang makamit ang pagkuha ng nanoparticle sa isang mas mababang antas ng enerhiya at pagtaas ng 30-tiklop sa kahusayan.

“Ayon sa kaugalian, kailangan mo ng daan-daang milliwatts ng lakas ng laser upang makuha ang mga 20-nanometer na gintong maliit na butil. Sa aming bagong teknolohiya, maaari nating makuha ang isang maliit na butil na 20-nanometer gamit ang sampu-sampung milliwatts na lakas, “sabi ni Xucheng Shan, unang kapwa may-akda at PhD sa School of Electrical Engineering and Data.

“Ang aming mga optikal na tweezers ay umabot din sa isang mataas na antas ng pagiging sensitibo o” kawalang-kilos “para sa mga nanoparticle sa may tubig na solusyon. Kapansin-pansin na ang init na nabuo ng pamamaraang ito ay hindi gaanong mahalaga kumpara sa mga dating pamamaraan, kaya’t ang aming mga optikal na sipit ay mayroong maraming mga pakinabang, “sabi niya.

Ang lead co-author na si Dr Peter Reese, ng University of New South Wales, ay nagsabi na ang pananaliksik na ito, na nagpapatunay sa konsepto, ay isang makabuluhang pagsulong sa isang lugar na lalong nagiging mahirap para sa mga mananaliksik ng biyolohikal.

“Ang pag-asam ng paglikha ng isang lubos na mahusay na pagsisiksik ng lakas ng nanoscale ay napaka-interesante. Ang pag-asa ay ang probe ng kuryente ay maaaring lagyan ng label upang ma-target ang mga intracellular na istraktura at organelles, na pinapayagan ang mga manipulasyong optikal sa mga istrukturang ito, “sabi niya.

Ang kilalang Propesor Diane Gene, direktor ng UTS Institute of Biomedical Materials and Instruments (IBMD) at lead co-author, ay nagsabi na ang gawaing ito ay magbubukas ng mga bagong posibilidad para sa pagganap na visualization ng high-resolution intracellular biomekanika.

“Ang pananaliksik ng IBMD ay nakatuon sa pagsasalin ng mga pagsulong sa photonics at materyal na teknolohiya sa mga programang biomedical, at ang ganitong uri ng pagpapaunlad ng teknolohiya ay ganap na umaayon sa paningin na iyon,” sabi ni Propesor Gene.

“Kapag nasagot na namin ang mga pangunahing pang-agham na katanungan at natuklasan ang mga bagong mekanismo ng photonics at materyal na agham, lumipat kami sa kanilang aplikasyon. Ang bagong pag-unlad na ito ay magpapahintulot sa amin na gumamit ng mababang kapangyarihan at hindi gaanong nagsasalakay na mga pamamaraan ng pagkuha ng mga bagay na nanoscopic, tulad ng mga buhay na cell at mga intracellular compartment, para sa mahusay na manipulasyong pagmamanipula at pagsukat ng mga nanoscale biomekanika. “

Sanggunian: “Mga optikal na sipit na hindi tumutugma sa repraktibo na indeks, gamit ang mga nanoparticle na may mataas na haluang metal na may conversion” Xucheng Shan, Fang Wang, Dejiang Wang, Shihui Wen, Chaohao Chen, Xiangjun Di, Peng Nae, Jiang Jiang J. Rice at Dion Gin, Pebrero 18, 2021, Nanotechnology ng kalikasan.
DOI: 10.1038 / s41565-021-00852-0

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang lumalaking problema ng “malalim na heograpiya”

Ang maaaring mukhang isang imahe ng Tacoma ay talagang isang simulate na nilikha sa pamamagitan ng paglilipat ng mga biswal na imahe ng Beijing...

Bagong Milky Way Exterior Destroyers Bagong Sky Map ay Inilabas – Madilim na Mahalagang Mga Konsepto ay Maaaring Magbigay ng Bagong Eksperimento

Ang mga astronomo ay naglabas ng isang bagong celestial map ng Milky Way galaxy na pinakamalapit sa aming kalawakan. Kredito: NASA / JPL-Caltech...

Susunod na Generation Stable Pop-Up na Istraktura na inspirasyon ni Origami

Ni Harvard John A. Paulson School of Engineering at Applied Science Abril 22, 2021 Ang hindi masusunog na kanlungan na ito ay hindi natatakpan ng makapal...

Pinalitan ng DNA ang Y Chromosome na Nag-aambag ng Maikling Buhay na Buhay sa Mga Lipad ng Lalaki

Pagpapayaman ng Heterochromatin sa lahat ng mga chromosome. Immunofluorescence stain ng H3K9me3 sa male mitotic chromosome. Bar scale ay 50μm. Kredito:...

Pinapayagan ng mga polimer na kumakain ng polimer ang “biodegradable” na mga plastik na tunay na masusunog

Ang ginagamot na plastik (kaliwa) ay naghiwalay pagkatapos ng tatlong araw lamang sa karaniwang pag-aabono (kanan) at ganap na makalipas ang dalawang linggo. ...

Newsletter

Subscribe to stay updated.