Американские ученые из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне разработали метод, позволяющий визуализировать малые молекулы с помощью электронной микроскопии. Исследование опубликовано в журнале Nano Letters.
Хорошо известно, что структура молекулы во многом определяет ее свойства. Это видно на примере талидомида — лекарства, которое выписывалось в 60-х гг. беременным женщинам как седативное. Однако впоследствии выяснилось, что талидомид имеет тератогенный эффект, то есть негативно воздействует на развитие эмбриона. Впоследствии ученые определили, что причина таких последствий в том, что препарат содержал две изомерные формы одного и того же вещества, причем одна форма оказывала полезное действие, а другая — негативное. Тем не менее методов прямой визуализации малых молекул до сих пор не существует. Их структуру определяют косвенно, например с помощью ЯМР-спектроскопии или рентгеновской дифракции. Эти техники сложны, затратны по времени и могут давать некорректные результаты.
Американские ученые взяли за основу метод криоэлектронной микроскопии, который биологи успешно используют для визуализации полимерных структур. Проблема была в том, что размер малых молекул в 100 или даже в 1000 раз меньше, чем размер полимеров. Из-за этого сигнал от малых молекул легко «перебивается» окружением. Чтобы защитить молекулы и стабилизировать их, в случае полимеров используется лед. Вместо него ученые применили графен — углеродный слой толщиной в атом. Это позволило стабилизировать малые молекулы. Исследователям также пришлось сократить интенсивность электронного пучка микроскопа: в новом методе используется в миллион раз меньше электронов, чем обычно.
Исследователям потребовалось некоторое время, чтобы добиться хорошего разрешения изображения при использовании их метода. Сначала на снимках был виден только шум, но впоследствии ученым удалось запечатлеть даже отдельные атомы углерода. Чтобы повысить разрешение фотографий, ученые делали большое количество снимков, которые обрабатывались с помощью математического преобразования Фурье.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
