“Нами была разработана новейшая методика, которая использует оптическое волокно для отслеживания движения одного вируса. Мы надеемся, что этот метод позволит исследователям понять механизмы, с помощью которых вирусы прогрессируют в своем развитии”. Джейк Уилкинсон из Гарвардского университета.
Стандартный способ получения вируса включает в себя смешивание белков с нуклеиновой кислотой (например, РНК или ДНК) и встряхивание смеси. Используя этот метод, можно произвести вирус всего за несколько секунд. Несмотря на то, что он может показаться довольно нестандартным, это самый простой способ производства вируса.
Грипп — это тоже вирус, который легко распространяется и обладает способностью к скапливанию в большом количестве. Так, способность к самособранию таких вирусов, как грипп, продолжает оставаться загадкой, потому что этот процесс происходит не только быстро, но и в исключительно короткий промежуток времени.
Понимание процесса самособрания вируса может помочь в разработке новых медикаментов, которые могли бы предотвратить их образование.
Для того чтобы определить механизм самособрания вируса, исследователи из Гарварда разработали новую систему, которая позволяет мониторить отдельные геномы молекул и белков, которые собираются вместе и формируют вирус. С помощью этой системы нано вирусы можно отслеживать за доли секунды.
“Наша цель заключается в том, чтобы понять, как вирусам удается спонтанно самособираться, так быстро и так целенаправленно”. Йоав Лахини – Гарвард.
Лучшее понимание процесса смосбора может помочь в разработке искусственных наноматериалов. Кроме того, лучшее понимание промежуточных этапов процесса самосбора может помочь ученым исследовать, отслеживать и вмешиваться в этот уникальный процесс.
Тем не менее, размер и скорость процесса собирания вируса продолжает препятствовать его исследованию. Хотя флуоресцентные микроскопы способны обнаруживать отдельные белки, полученные из фотонов флуоресцентного химического соединения, они слишком медлительны, по причине чего, не способны отследить происходящий процесс.
Это можно сравнить с попыткой захватить движения крыла колибри автоматической камерой для замедленной съёмки.
Белки капсида представляют из себя частицы мельчайших размеров. Они способны мягко рассеивать свет и в одно мгновение производить огромное количество фотонов, которое можно измерить. Произведенные фотоны взаимодействуют с отраженными частицами света, пыли и другими частицами, попадающимися на оптическом пути. Все эти факторы в совокупности препятствуют отслеживанию нано частиц.
Для проведения своего исследования ученные разработали новый подход, который использует уникальные свойства оптических волокон. Команда разработала новое оптическое волокно с нано каналом, диаметр которого меньше, чем длина волны света, проходящего через ядро кварцевого волокна.
Канал заполняется жидкостью, содержащей наночастицы, для того, чтобы в тот момент, когда свет будет направлен через сердцевину волокна, наночастицы могли рассеяться по внутренней поверхности канала, а затем собраны, для чего микроскоп устанавливается над волокном.
Схема, показывающая, как работают оптические волокна
Новый метод с использованием волокон позволил команде наблюдать движением вирусов и произвести тысячи измерений в секунду. В настоящее время ученые планируют отслеживать отдельные вирусы и их белки, которые рассеивают значительно меньше света по сравнению с образцами больших вирусов.
Это исследование является шагом вперед в наблюдении самособрания вирусов. Вирусная инфекция включает в себя множество сложных молекул и клеток, однако, самосборка это процесс, типичный для многих других видов вирусов.
Это простая технология. Она дешевая, легкая и может обеспечить новый, экономически эффективный способ изучения и диагностики вирусов. С точки зрения фундаментальной физики, понимание самосборки естественно сложившейся системы, будет важной вехой в исследовании сложных систем.
Профессор Винотан Манохаран — Гарвард
(Visited 32 times, 1 visits today)
