Guldnanopartiklar lyser upp de fluorescerande färgämnena forskare använder för att markera och studera proteiner, bakterier och andra celler, men nanopartiklarna introducerar också en artefakt som gör att färgämnet verkar avlägsnat från målet som det belyser.

Nu, ett University of Michigan -team har bestämt hur man ska redogöra för skillnaden mellan var det fluorescerande färgämnet verkar vara och var dess faktiska position är.

När forskare vill förstå hur proteiner interagerar med varandra, hur bakterier fungerar eller hur celler växer och delar sig, de använder ofta fluorescerande färgämnen. Detta mikroskopi -tillvägagångssätt kan förbättras ytterligare med nanopartiklar. Men en artefakt som introduceras av nanopartiklarna får färgämnet att synas i mikroskopet så långt som 100 nanometer avlägsnat från proteinet eller bakterierna som det är direkt bundet till.

Denna "scooching -effekt" utgör ett problem:100 nanometer kan verka som en oändlig mätning, men om ett protein i sig bara är en nanometer långt, en forskare kanske inte kan avgöra om ett protein interagerar med ett annat protein eller bara tittar på det från motsvarigheten till den motsatta änden av en fotbollsplan.

"Under de senaste fem åren har vi och andra har märkt att färgämnet, istället för att vara i positionen verkar det vara under mikroskopet, är faktiskt åtskild från den positionen, "sa huvudförfattaren Julie Biteen, docent vid U-M kemiska institutionen. "Det spännande fyndet vi har gjort i detta dokument är att mäta avståndet mellan var det färgämnet verkar vara i bilder som produceras av våra högupplösta mikroskop, och var det färgämnet egentligen är. "

Kemisernas upptäckt gör att de kan beräkna exakt var ett färgämne är för att mer exakt identifiera positionen för proteinet eller bakterierna de studerar. Denna metod kan hjälpa forskare att bättre förstå hur proteiner interagerar under sjukdomstillstånd, till exempel.

För att bättre mäta artefakten, Bing Fu, som genomförde forskningen i Biteens laboratorium och nu är postdoktor vid Cornell University, använde ett något oväntat tillvägagångssätt:Hon omgav guldnanopartiklar med DNA, och inbäddat färgämnet i DNA:t. DNA har en mycket stel struktur, Biteen sa, så att färgen var säker på att förbli planterad där Fu placerade den. Guld är också giftfritt för användning i biologiska tillämpningar, och gör en bra antenn, vilket gör att Biteen kan lysa upp färgämnets fluorescens.

Sedan, laget använde en mycket kraftfull mikroskopteknik-kallad "superupplösningsmikroskopi"-för att känsligt och exakt mäta var färgämnet verkade vara. Denna mätning jämfördes med den faktiska färgpositionen i den noggrant kontrollerade DNA -enheten. Denna nya mätning av skillnaden mellan uppenbar och faktisk position gör att de kan observera proteiner eller bakteriers positioner i förhållande till varandra i framtida projekt.

"Det jag vill kunna göra är att upptäcka även en enda molekyl av protein, så att vi kan se om bara en del av befolkningen är annorlunda, "Sa Biteen." Medicinskt, mycket sjukdom börjar från att ett mycket litet antal celler eller proteiner går fel. Med denna analys med hög känslighet, du kanske kan göra denna typ av tidig upptäckt med en liten signal. "

För närvarande, Biteens laboratorium använder den förfinade tekniken för att studera Vibrio cholerae -celler som orsakar sjukdomen kolera.

"Vi tittar på proteinerna som producerar koleratoxinet, bestämma hur koleratoxinet produceras under virulensförhållanden, och tänker på potentiella läkemedel mot kolera, "Sa Biteen.

Studien visas online i ACS Nano , en publikation från American Chemical Society.