16.01.2009
На рисунке: Устройство MRFM-прибора. (А) Частицы вируса табачной мозаики на конце ультрачувствительного кремниевого кантилевера рядом с магнитным наконечником. Ток Irf, проходящий через медный микропроводок, создает переменное магнитное поле Вrf, которое приводит к появлению магнитного резонанса спинов у частиц вируса. Резонансный слой представляет те точки пространства, где поле магнитного наконечника (добавочного внешнего поля) соответствует появлению магнитного резонанса. Трехмерное сканирование наконечника в соответствии с поведением кантилевера позволяет реконструировать изображение и получить объемную картину плотности спинов в образце вируса. (В) Изображение наконечника кантилевера. Отдельные частицы табачной мозаики - это темные «палочки» на платформе размером 0.8х1.3 микрометра. (С) Магнитный наконечник.
Ученые из IBM с сотрудниками Стэнфордского университета (the Center for Probing the Nanoscale) разработали технологию, которая позволяет получать объемные изображения объектов в наномире, например, вирусов и белков с разрешением в сто миллионов раз лучше, чем у современных изображений магнитного резонанса. Этот результат, опубликованный в журнале the Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), позволит значительно усовершенствовать приборы для исследований в области молекулярной биологии и нанотехнологий и изучать сложные объемные структуры наномира.
Новое устройство работает не совсем как обычный MRI-сканер. Для получения качественных изображений ученые использовали технологию MRFM (мagnetic resonance force microscopy), так называемую магнитную резонансную силовую микроскопию, которая помогает обнаружить крошечные магнитные силы. Для этого они поместили исследуемый образец на микроскопический кантилевер – тонкую полоску из кремния, по форме напоминающую трамплин для прыжков в воду. Лазерный интерферометр следит за движениями кантилевера, который слегка колеблется, когда магнитные спины атомов водорода в образце взаимодействуют с расположенным рядом наноразмерным магнитным наконечником. При этом образуется своеобразный резонансный слой, который и раскачивает кантилевер. Анализ колебаний кантилевера и поведение магнитного наконечника позволяют составить объемное изображение образца.
В отличие от других методов исследования, например, электронной микроскопии, новый метод не только не разрушает чувствительные биологические объекты, но и позволяет заглянуть под поверхность образца.
Ученые из IBM, которые последние десять лет успешно развивают метод магнитной резонансной силовой микроскопии (смотри
http://www.ndfeb.ru/news.php?act=news&num=242&id=), получили изображения вируса табачной мозаики, добившись разрешения в четыре нанометра. (Нанометр – миллиардная метра, вирус табачной мозаики размером 18 нанометров.)
Метод изображений магнитного резонанса (MRI) с успехом используется в медицине, но его возможности для микроскопии существенно ограничены. «С помощью наших «наноMRI» мы надеемся получать напрямую изображения внутренней структуры отдельных белковых молекул», - объясняет Дэн Ругар (Dan Rugar) из IBM, который много лет занимается исследованиями в области MRI и MRFM. Надо отметить, что IBM Research давно разрабатывает микроскопы для получения изображений в наномире, а исследования сотрудников компании широко известны и отмечены Нобелевской премией (сканирующий туннельный микроскоп).
Новая технология, считают ученые, после доработки позволит изучать структуру и взаимодействия белков и других веществ. Это, в свою очередь, поможет вывести медицину на новый уровень и исследовать самые разные материалы – от белков до интегральных схем, где важно понимать, что происходит с атомными структурами.
Новая технология произведет революцию в методах исследования вирусов, бактерий, белков и других биологических элементов, уверен Марк Дин (Mark Dean) из IBM Research.
http://www-03.ibm.com/press/us/en/pressrelease/26453.wss
