Elkészült a világ legérzékenyebb mérlege

2005. április 4. · eredeti forrás

A világ legérzékenyebb mérlege már képes egy xenonatomokból álló csoport észlelésére is, ami súlyát tekintve több milliárdszor kisebb egyetlen grammnál. Egy zeptogramm (10-21 gramm) nagyjából egy fehérje molekula tömege, észlelése pedig új rekordnak számít.

A fenti vívmány olyan jövőbeli eszközök előtt nyitja meg az utat, melyek képesek súly alapján azonosítani különálló molekulákat, a gyógyászati és a környezetvédelmi elemzésekben felbecsülhetetlen értékkel bíró, rendkívüli érzékenységű szenzorokkal látva el a világot. A mérleg kulcsa egy parányi lapban rejlik, ami egy mágneses mezőben rezeg, elektromos feszültséget hozva létre egy csatlakoztatott vezetékben. Amikor atomokat vagy molekulákat helyeznek a felszínére, a rezgés frekvenciája csökken, megváltoztatva a feszültséget.

2000-ben Michael Roukes és kollégái a Kaliforniai Műszaki Intézetnél, a Caltechnél egy 10 000 nanométer hosszú és 260 nanométer vastag szilíciumlapot alkalmaztak aranyatomok mérésére, melyek tömege egy attogramm (10-18 gramm) volt. A Caltech csapata azonban módosította ezt az eszközt, ezerszer pontosabbá téve a mérleget. A szilicíumot szilíciumkarbid váltotta fel, ami erősebbé és kisebbé, mindössze 1000 nanométer hosszúságúvá tette a lapot. Emellett rezgési frekvenciáját 33 Megahertzről 190 MHz-re növelték, mindez lehetővé tette jóval kisebb súlyok észlelését is. Roukes javított a feszültség méréséért felelős erősítők és jelátalakítók precizitásán is.

"Úgy vélem elég nagy lépést tettek" - mondta Kamil Ekinci, aki az attogrammos munkánál Roukes tanítványa volt. "Ez az első alkalom, hogy olyan eszközökben gondolkozhatunk, melyek képesek egyetlen molekula súlyának megmérésére." Ahhoz azonban, hogy a fehérjéket súlyuk alapján azonosíthassák, a mérlegeknek további ezerszeres értéket kell ugraniuk a pontossági skálán, azaz képesnek kell lenniük a joktogramm (10-24 gramm), avagy a különálló hidrogénatomok mérésére. Ha ezt is sikerül elérni az új eszközök segítségével egyetlen csepp vérből fel lehet majd ismerni a betegségeket, vagy elemezhetővé válik egy sejt belső működése és jelző sémái.

Több elhárítandó akadály is akad a különálló molekulák mérésében, figyelmeztet Harold Craighead, az ithacai Cornell Egyetem munkatársa, aki csoportjával szintén mért már attogramm tömegeket rezgő csíkok segítségével. "Különbséget kell tennünk a xenon és az arany, valamint az élőlényektől származó anyagok között" - mondta. Roukes csíkját részleges vákumban tartja, így védekezve a levegő általi szennyezéstől. Az atomokat xenon atomok vagy nitrogén molekulák által alkotott gáz befújásával "helyezik" a mérleg lapjára. Azonban Craighead rámutat, hogy a tényleges alkalmazás esetében a molekula - ami valószínűleg biológiai lesz - egy oldatban, feltehetően vérben fog elhelyezkedni, amit befújás előtt el kell különíteni.

Alternatív megközelítésként Craighead antitestekkel vonja be a lapot, ami így kiragad egy bizonyos fehérjét az oldatból. Módszerének egy másik előnye, hogy nem kell a pontos súlyt megmérniük, mivel az antitest adott, ezért a frekvenciában bekövetkező bármilyen változás azt jelzi, hogy a fehérje jelen van.

sg.hu - fideszfrakcio.hu

KCMDB-be került: 2024-05-04, fidesz_hu_scraper_v2