Rezonans magnetyczny pozwala na obserwację cząsteczek wodoru

Źródło: ETH Zurich

Znany z zastosowania diagnostycznego rezonans magnetyczny może przedstawić najmniejsze fragmenty ciała ludzkiego. Naukowcy z Politechniki Federalnej w Zurychu (Eidgenössische Technische Hochschule, ETH) wraz z kolegami z Uniwersytetu w Lipsku postanowili znacznie poprawić rozdzielczość tej techniki obrazowania. Celem było uzyskanie rozdzielczości umożliwiającej obrazowanie pojedynczych cząsteczek wodoru.

W standardowych przyrządach stosowanych w szpitalach kluczową rolę pełni cewka elektromagnetyczna. W swoich doświadczeniach naukowcy mierzyli sygnał za pomocą diamentowego detektora, wykorzystującego do odczytu mikroskopię fluorescencyjną. Czujnik składa się z diamentu, zawierającego centrum z atomem azotu, który zastąpił jeden z atomów węgla. Takie centrum wiąże się z powstaniem i zmianą właściwości fluorescencyjnych i magnetycznych, co sprawia, że detektor świetnie nadaje się do precyzyjnych pomiarów pola magnetycznego.

Badacze wytworzyli diament o wymiarach 2x2 milimetry. Poprzez pomiar namagnesowania możliwe było stwierdzenie innych namagnesowanych jąder atomowych znajdujących się w bezpośrednim sąsiedztwie wytworzonego detektora. Naukowcy wykorzystali dane do lokalizacji jądra wodoru w stosunku do środka azotu z dokładnością lepszą niż jeden angstrem.

Jak zaznaczają autorzy eksperymentu, jest to ważny krok pośredni w kierunku mapowania całych cząsteczek. Marzeniem naukowców jest wprowadzenie opracowywanej metody do szerokich badań dotyczących struktury przestrzennej biomolekuł, takich jak białka. Obecnie w celu zbadania struktury białka badacze zwykle polegają na trudnej w wykonaniu technice krystalografii z wykorzystaniem promieni X. Jeśli fizycy z ETH osiągną swój cel, pojedyncza cząsteczka byłaby w zasadzie wystarczająca do określenia struktury tej biomolekuły. Inną zaletą przedstawionej metody jest to, że cząsteczki mogą być znakowane izotopami, co zapewnia uzyskanie obrazu ze specyficznym kontrastem. Taki sposób tworzenia obrazu może pomóc w skuteczniejszym badaniu funkcji białek.

(pj)