高分辨率MRI允许研究复杂的三维纳米结构

IBM Research(纽约证券交易所代码:IBM)科学家们与斯坦福大学纳米级探测中心合作,证明了磁共振成像(MRI)的体积分辨率比传统MRI精细1亿倍。

IBM研究所的纳米显微镜

发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上的这一结果,标志着分子生物学和纳米技术工具向前迈出了重要一步,提供了在纳米尺度上研究复杂3D结构欧洲杯线上买球的能力。

通过将核磁共振成像扩展到如此精细的分辨率,科学家们创造了一种显微镜,随着进一步的发展,这种显微镜可能最终强大到足以解开蛋白质的结构和相互作用,为个性化医疗和靶向医疗的新进展铺平道路。这一成就将影响从蛋白质到集成电路的材料研究,而对原子结构的详细了解至关重要。欧洲杯足球竞彩

“这项技术将彻底改变我们看待病毒、细菌、蛋白质和其他生物元素的方式,”IBM研究员、IBM研究战略和运营副总裁马克·迪恩(Mark Dean)说。

这一进步是由一种叫做磁共振力显微镜(MRFM)的技术实现的,该技术依赖于检测超小的磁力。除了高分辨率,成像技术还有其他优势,它具有化学特异性,可以“看到”表面之下,而且与电子显微镜不同,它对敏感的生物材料没有破坏性。欧洲杯足球竞彩

十多年来,IBM的科学家们在MRFM方面取得了开拓性的进展。现在,ibm领导的团队已经极大地提高了MRFM的灵敏度,并将其与先进的3D图像重建技术相结合。这使得他们第一次在纳米尺度的生物物体上进行磁共振成像。该技术被应用于烟草花叶病毒样本,分辨率可降至4纳米。(一纳米是十亿分之一米;烟草花叶病毒的直径为18纳米。)

“众所周知,核磁共振成像是医学成像的强大工具,但它对显微镜的能力一直非常有限,”IBM研究中心纳米级研究经理丹·鲁格(Dan Rugar)说。“我们希望纳米核磁共振最终能让我们直接成像单个蛋白质分子和分子复合物的内部结构,这是理解生物功能的关键。”

这种新设备的工作原理与使用梯度和成像线圈的传统核磁共振扫描仪不同。相反,研究人员使用MRFM来检测微小的磁力,因为样本位于一个微观悬臂上——本质上是一个形似潜水板的微小硅片。激光干涉术跟踪悬臂梁的运动,当样品氢原子的磁自旋与附近的纳米磁尖相互作用时,悬臂梁轻微振动。尖端在三维扫描和悬臂振动分析,以创建一个三维图像。

IBM研究在开发用于纳米级成像和科学的显微镜方面有着卓越的历史。欧洲杯线上买球IBM研究人员格尔德•宾尼格和海因里希•罗勒因发明扫描隧道显微镜而获得1986年诺贝尔物理学奖,这种显微镜可以在导电表面上成像单个原子。

此外,IBM的跟踪记录可以追溯到20世纪50年代,通过科学成就和与医疗保健公司的合作改善了医疗保健。在过去的十年里,IBM与宾夕法尼亚大学(University of Pennsylvania)合作开发了一个国家数字乳房x线照相术档案;与梅奥诊所合作开发了一套临床试验参与者系统;与斯克里普斯合作,了解流感病毒如何变异并积极开发治疗方法;与欧洲大学合作,开发更好的方法来决定艾滋病毒的抗逆转录病毒疗法;启动了世界社区网格,该网格开展了癌症、艾滋病、登革热等项目;等等。

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