混合显微镜可从三维测量生物分子

科学时报,2012年08月09日

据每日科学近日报道，最近，美国爱荷华大学与国家能源部艾米实验室科学家合作，将光学显微与原子力显微技术结合起来，开发出一种能对单个生物分子进行三维测量的方法，准确性和精确性都达到纳米级别。最近出版的《纳米快报》上详细介绍了该技术。

现有技术只能从二维平面来测量单个分子，只有X轴和Y轴，新技术称为驻波轴向纳米仪（AWAN），让研究人员能测量Z轴，也就是高度轴，样本也不需要经过传统光学或特殊表面处理。

“这是一种全新类型的测量技术，可以确定分子Z轴方向的位置。” 论文合著者、爱荷华大学物理与天文学副教授珊吉维·西瓦珊卡说，他们承担的研究项目有两个目标：一是研究生物细胞彼此之间怎样粘合，二是开发研究这些细胞的新工具。为此他们开发了新的显微技术。

研究小组用荧光纳米球和DNA单链测试了新式混合显微镜。他们把一台商用原子力显微镜与一台单分子荧光显微镜结合。将原子力显微镜的悬臂针尖放置在一束聚焦激光束上，以产生驻波纹样。

驻波是频率和振幅均相同、振动方向一致、传播方向相反的两列波叠加后形成的波。波在介质中传播时其波形不断向前推进，称为行波；上述两列波叠加后波形并不向前推进，叫做驻波。将一个经处理发光的分子放置于驻波内，当原子力显微镜尖端上下移动时，分子表面相应于它距针尖的距离而起伏发出荧光，由此可以对这一距离进行测量。在实验中，该技术在测量分子时可以准确到1纳米内，测量可多次重复，精确度达到3.7纳米。

西瓦珊卡说，该技术可以通过显微镜来提供高分辨率数据，给医疗研究人员带来便利。还具有商业化潜力，促进单分子生物物理学的研究。