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激光光谱技术为研究人员提供精确的分子感知
时间:2020/1/6 17:35:33  来源:本站原创  点击:62

 

    《自然》杂志近日报道,德国慕尼黑大学的阿托秒物理学实验室的科学家们开发了一种独特的激光技术,可用于分析生物样品的分子组成。由此,研究人员或能探测有机系统化学组成的微小变化。

在生物化学层面,生物被认为是不同种类分子的复杂集合。生物细胞在代谢过程中会合成很多化合物,并以多种方式对其进行修饰。这些化合物中的很大一部分会进入细胞间介质中,并在血液等体液中逐渐积累起来。生物医学研究的主要目的之一在于,通过分析这些极为复杂的分子混合物,了解生物体状态。所有的分化细胞类型都参与到了复杂的生命活动中。其中,癌前和恶性细胞有它们自己特殊的分子标记,这些标记是肿瘤细胞已在体内存在的首个迹象。然而,这些指示分子的识别难度很高。为了确定这些包含丰富信息的特征分子,研究人员需要一种灵活、灵敏的单一分析方法来进行分子水平检测。

为此,阿托秒物理学实验室的研究人员Ferenc Krausz教授领导的跨学科团队,开发了一种新型的激光系统。该系统可使科学家获取红外光谱形式的化学指纹,进而揭示化合物的分子组成。这项技术具有空前的灵敏度,可用于所有已知生物分子的检测。

新系统是一种基于超短激光脉冲技术的激光光谱仪。超短激光脉冲主要用于研究亚原子系统的超快动力学。物理学家Ioachim Pupeza等承担了仪器的设计工作,他们设计的强大激光脉冲覆盖了红外波段的大部分谱段,每一个脉冲可持续几飞秒。这种极短暂的脉冲会引发原子间的键振动。脉冲通过后,振动分子会发出包含高度特征波长的相干光。该技术使捕获全部的发射波长具备了可行性。样品中的每一种化合物都以特定的频率振动,因此在激光光谱仪的检测下,任何分子都“无处可藏”。研究人员Marinus Huber解释说:“激光光谱仪可以覆盖大范围的红外波长。与质谱法不同,这种技术可以捕获生物样本中所有类型的分子。”

在初始实验中,研究人员已将此项技术用于树叶、活细胞和血液样本。生物学家Mihaela Zigman说:“激光光谱仪精确测定体液分子组成变化的能力赋予了生物学和医学新的可能性。在未来,这项技术有望用于疾病的早期检测。”

 

 

 

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