«نانومشعل پلاسمونیک» برای مطالعه واکنش‌های بیوشیمیایی ساخته شد

به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو، واکنش‌های بیوشیمیایی در کسری از ثانیه رخ می‌دهد و حتی با تجهیزات بسیار حساس نیز ردیابی آن‌ها چالش‌برانگیز است. یویانگ وانگ موفق به ساخت نانومشعل پلاسمونیکی برای شناسایی این واکنش‌ها شده‌است. این نانومشعل در واقع نانوذرات فلزی منفردی هستند که نشر نور دارند و با استفاده از آن‌ها می‌توان واکنش‌های بیوشیمیایی را با سرعت بالایی رصد کرد.

زندگی موجودات زنده به واکنش‌های بیوشیمیایی وابسته است به ویژه آن‌هایی که درگیر آنزیم‌ها هستند. تجزیه و تحلیل چنین واکنش‌هایی، پایه و اساس علوم پیشرفته بیوفیزیک است. برای مدت طولانی، زیست‌مولکول‌ها و واکنش‌های آن‌ها فقط به‌صورت کلی مطالعه می‌شد، جایی که چند مولکول مختلف در بازه زمانی طولانی‌تر نسبت به زمان رایج مورد نیاز برای انجام واکنش‌های بیوشیمیایی، مورد مطالعه قرار می‌گرفتند.

میکروسکوپ فلورسانس تک مولکولی ابزاری مهم برای دستیابی به درک زیستی از سیستم‌های مولکولی پیچیده است که به وضوح مکانی و زمانی بالایی نیاز دارد. با استفاده از این میکروسکوپ، معما‌های زیستی قابل حل هستند.

اما میکروسکوپ فلورسانس تک مولکولی وضوح زمانی محدودیتی داشته و این محدودیت به میزان نشر تک مولکول‌ها و همچنین به دلیل اشباع ذاتی فلورسانسی ذراتی آن‌ها مربوط می‌شود. برای گسترش دامنه استفاده از میکروسکوپ فلورسانس تک مولکولی، نیاز به بهبود درخشش و نشر نور است. برای حل این مشکل، وانگ اقدام به استفاده از نانوذرات منفرد طلا کرده است تا درخشش بهینه تک‌مولکول‌ها را افزایش دهد.

نانوذرات فلزات نجیب نظیر طلا و نقره که ابعاد کمتر از صد نانومتر دارند، همانند آنتن نانومقیاس عمل می‌کنند. مولکول‌های فلورسانس در مجاورت چنین ذراتی به میزان قابل توجهی تحت تاثیر قرار می‌گیرند و به نظر می‌رسد که به‌طور چشمگیری روشن‌تر شوند، گویی که توسط یک نانومشعل پلاسمونیک روشن می‌شوند.

وانگ دریافت که نانوذرات پلاسمونیک منفرد رفتار اشباع شوندگی را تغییر داده و میزان روشنایی تک مولکول‌ها را بهبود می‌دهند و در نهایت تا چند صد برابر افزایش روشنایی در این تک مولکول‌ها به‌وجود می‌آید. این اولین باری است که از نانومشعل پلاسمونیک برای مشاهده واکنش‌های آنزیمی فلورژن استفاده می‌شود که گامی اساسی برای بهبود حوزه آنزیم‌شناسی تک مولکولی است.