Авиационно инженерство Административно право Административно право Беларус Алгебра Архитектура Безопасност на живота Въведение в професията „психолог” Въведение в икономиката на културата Висша математика Геология Геоморфология Хидрология и хидрометрия Хидросистеми и хидравлични машини Културология Медицина Психология икономика дескриптивна геометрия Основи на икономически т Oria професионална безопасност Пожарна тактика процеси и структури на мисълта, Професионална психология Психология Психология на управлението на съвременната фундаментални и приложни изследвания в апаратура социалната психология социални и философски проблеми Социология Статистика теоретичните основи на компютъра автоматично управление теория на вероятностите транспорт Закон Turoperator Наказателно право Наказателно-процесуалния управление модерна производствена Физика Физични феномени Философски хладилни инсталации и екология Икономика История на икономиката Основи на икономиката Икономика на предприятията Икономическа история Икономическа теория Икономически анализ Развитие на икономиката на ЕС Спешни ситуации ВКонтакте Однокласници Моят свят Facebook LiveJournal Instagram
border=0

Практическо приложение на ефекта на повърхностния плазмен резонанс

<== предишна статия |

Оптичната спектрометрия, използваща плазмонов резонансен ефект, дава възможност да се изследват протеини, които имат оптична плътност във видимия диапазон на електромагнитното излъчване (хромопротеини) чрез измерване на абсорбцията на светлината при определени ("характерни" за специфични молекули) дължини на вълните. За такива измервания обаче са необходими доста високи концентрации на протеини и пространствената разделителна способност на този метод е много ниска (обикновено се изследват разтвори на молекули, разположени в спектрометрични кювети и където изследваните молекули се намират точно в клетката).

Много по-чувствителни са методите, основани на измерване на флуоресценцията. Заедно с конфокалната микроскопия, те дават възможност да се определи местоположението на молекулите в една жива клетка, но тук е необходимо да се модифицират изследваните молекули със специални молекули, които не винаги са желателни и възможни.

Друг метод, който често се използва в биологията - ядрено-магнитна резонансна спектроскопия - също изисква доста големи концентрации на протеин и често изотопно маркиране на обект, който е сложен в живите системи.

Техниката на плазмонен резонанс се основава на въвеждането на метални наночастици с определен размер (20-30 nm) в живите клетки. В този случай, електроните на повърхността на частици от такива метали като злато или сребро колебаят колективно в отговор на облъчване със светлина с определена дължина на вълната. Резонансните честоти на тези наночастици са много по-лесни за регистриране, отколкото слаб (поради много ниски концентрации) оптичен сигнал от биологични молекули, който позволява измервания.

Измерванията се основават на феномен, наречен миграция на плазмон резонансна енергия (МЕПР), която е, че протеиновите молекули, адсорбирани на повърхността на златните частици, изглежда „издърпват“ част от плазмонната резонансна енергия в себе си, което е сравнително лесно да се регистрира чрез специфични „спадове“. в спектрите на разсейване "взети" от тези частици.

Основното условие за този ефект е припокриването на плазмонната резонансна честота и честотите на оптичната абсорбция на протеина, изискване, подобно на наложеното в по-широко известния метод на резонансен енергиен трансфер на флуоресценция. Именно това условие определя, че частиците се състоят от злато, а размерът им определя пика на плазмонния резонанс в областта 530-580 nm, припокривайки абсорбционния диапазон на цитохром (ите), който е избран за изследването.

В настройката, показана на фигура 12.5, наночастиците от злато се осветяват под определен ъгъл чрез кондензатор с фазов контраст. Параметърът, който се изследва, е разсейване на светлината (величината, на която точно се влияе от плазмонния резонанс), записва се с цветна камера и се анализира с помощта на спектрофотометър.

"Охлаждането" на плазмон-резонансния спектър, причинено от миграцията на енергия към биомолекули, адсорбирани на повърхността на наночастиците, се проявява като специфични "пропуски" в спектрите на разсейване в обхвата на дължината на вълната, съвпадащи с пиковете на оптичната абсорбция на протеиновите молекули (фиг. 1.17g). За ефективния трансфер на енергия е необходимо спектрите на разсейване и абсорбция да се припокриват. Тъй като такава резонансна миграция е директен трансфер и следователно се осъществява по-бързо и по-ефективно от оптичната абсорбция, спектрите на МЕНР могат да бъдат записани с обикновена оптична система, което би било невъзможно при използване на „обикновена” оптична спектроскопия.

Фиг. 1.17 Феноменът на "охлаждане" на плазмонния резонанс, дължащ се на миграцията на енергия към биомолекули. А. Схема за инсталиране. Б. Типичният спектър на Rayleigh (еластично) разсейване на наночастици от злато. Б. Типичен спектър на оптична абсорбция на протеин.

Характерни пикове и спадове в графиките по-долу (G): за окислената форма на Fe III (530 nm); за намален Fe II (525 nm и 550 nm); Спадките в плазмонния резонансен спектър (разсейване) са причинени от енергийната миграция към биомолекулата в обхвата на дължината на вълната, съответстваща на пиковете на оптичната абсорбция на протеина.

За изследване не е необходимо да се използва злато: подобни експерименти бяха проведени върху сребърни наночастици, взаимодействащи с хемоглобина. Ако използвате други метали, можете да изследвате подобен ефект в ултравиолетовите или близките инфрачервени спектри, например, за да идентифицирате взаимодействието с нуклеинови киселини или повечето протеини, които не абсорбират светлината във видимата област.

Изследователите смятат, че най-обещаващата област на използване на новия метод (предвид неговата безпрецедентна чувствителност и възможността за използването му в жива клетка) е генетичен анализ на молекули на РНК и продукти на генна експресия, които рядко се включват в „нормалните“ условия и почти нищо не се знае за тяхната работа. Освен това могат да бъдат идентифицирани сателитни протеини от различни форми на рак, токсини и вирусни частици.

<== предишна статия |





Вижте също:

Примери за практическо използване на NMR

Обща характеристика на организацията и функционирането на сензорните системи на живите обекти

Физически основи на СКВИД - микроскопия

Методи за превръщане на биохимичните реакции в аналитичен сигнал

Квантово-механично обяснение на явлението свръхпроводимост

Използването на хаос в устройствата за обработка на информация

фулерени

Метод на Браг

Физически характер на тунелния ефект

Перспективи за използване на микроустройства в сензорни мрежи

Ядрен гама-резонанс

Проектиране и работа на сканиращ тунелен микроскоп

Физическа основа за изграждане на измервателни уреди, използващи колебания на осцилатора

Физико-химична основа за изграждане на биосензори на базата на конзоли

Връщане към съдържанието: Съвременни фундаментални и приложни изследвания в приборостроенето

Видян: 5111

11.45.9.51 © ailback.ru не е автор на публикуваните материали. Но предоставя възможност за безплатно ползване. Има ли нарушение на авторските права? Пишете ни Обратна връзка .