(Phys.org) - Unendo le tecnologie del microscopio ottico e a forza atomica, I ricercatori dell'Iowa State University e dell'Ames Laboratory hanno trovato un modo per completare le misurazioni 3D di singole molecole biologiche con un'accuratezza e una precisione senza precedenti.

Le tecnologie esistenti consentono ai ricercatori di misurare singole molecole sugli assi xey di un piano 2D. La nuova tecnologia consente ai ricercatori di effettuare misurazioni dell'altezza (l'asse z) fino al nanometro – solo un miliardesimo di metro – senza ottiche personalizzate o superfici speciali per i campioni.

“Si tratta di un tipo di misurazione completamente nuovo che può essere utilizzato per determinare la posizione z delle molecole, ” ha detto Sanjeevi Sivasankar, un assistente professore di fisica e astronomia dello Stato dell'Iowa e un associato dell'Ames Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti.

I dettagli della tecnologia sono stati recentemente pubblicati dalla rivista Nano lettere . I coautori dello studio sono Sivasankar; Hui Li, un associato di ricerca post-dottorato dello Stato dell'Iowa in fisica e astronomia e un associato dell'Ames Laboratory; e Chi Fu Yen, uno studente di dottorato in ingegneria elettrica e informatica dello stato dell'Iowa e uno studente associato dell'Ames Laboratory.

Il programma di ricerca di Sivasankar ha due obiettivi:apprendere come le cellule biologiche aderiscono l'una all'altra e sviluppare nuovi strumenti per studiare tali cellule.

Ecco perché la nuova tecnologia del microscopio, chiamata nanometria assiale a onde stazionarie (SWAN), è stata sviluppata nel laboratorio di Sivasankar.

Ecco come funziona la tecnologia:i ricercatori collegano un microscopio a forza atomica commerciale a un microscopio a fluorescenza a singola molecola. La punta del microscopio a forza atomica è posizionata su un raggio laser focalizzato, creando un modello di onda stazionaria. Una molecola che è stata trattata per emettere luce è posta all'interno dell'onda stazionaria. Mentre la punta del microscopio a forza atomica si muove su e giù, la fluorescenza emessa dalla molecola fluttua in modo corrispondente alla sua distanza dalla superficie. Tale distanza può essere confrontata con un marker sulla superficie e misurata.

"Possiamo rilevare l'altezza della molecola con accuratezza e precisione nanometriche, ” Ha detto Sivasankar.

Il documento riporta che le misurazioni dell'altezza di una molecola sono accurate a meno di un nanometro. Riferisce inoltre che le misurazioni possono essere prese ripetutamente con una precisione di 3,7 nanometri.

Il team di ricerca di Sivasankar ha utilizzato nanosfere fluorescenti e singoli filamenti di DNA per calibrare, testare e provare il loro nuovo strumento.

Gli utenti che potrebbero trarre vantaggio dalla tecnologia includono ricercatori medici che necessitano di dati ad alta risoluzione dai microscopi. Sivasankar pensa che la tecnologia abbia un potenziale commerciale ed è fiducioso che farà progredire il suo lavoro nella biofisica delle singole molecole.

“Speriamo di utilizzare questa tecnologia per portare avanti quella ricerca, ” ha detto. “E nel farlo, continueremo a inventare nuove tecnologie”.