Teknik Baru yang Luar Biasa Mengukur Kekuatan Sekecil Virus dengan Presisi yang Belum Pernah Ada Sebelumnya
Mikroskopi gaya fotonik beresolusi tremendous untuk mendeteksi gaya interaksi yang sangat lemah antara nanopartikel dan permukaan. Kredit: Lei Ding
Sebuah tim peneliti kolaboratif telah mengembangkan metode baru untuk mengukur hal-hal yang sangat kecil skala nano gaya dalam cairan, menggunakan teknik yang secara signifikan meningkatkan sensitivitas dan resolusi pengukuran. Terobosan ini dapat mengubah penelitian biologi dan memajukan teknologi biomedis.
Penelitian inovatif telah memperkenalkan metode baru untuk mengukur gaya yang sangat kecil pada skala nano dalam lingkungan perairan, memperluas pemahaman kita tentang ranah mikroskopis.
Kemajuan nanoteknologi yang signifikan dicapai oleh para peneliti dari Universitas Beihang di Tiongkok dengan Universitas RMIT dan lembaga terkemuka lainnya termasuk Universitas Nasional Australia dan Universitas Teknologi Sydney.
Teknik baru ini, yang melibatkan mikroskop gaya fotonik beresolusi tremendous (SRPFM), mampu mendeteksi gaya dalam air sekecil 108,2 attonewton—skala yang sangat kecil sehingga dapat dibandingkan dengan pengukuran berat benda. virus.
Peneliti utama dari Universitas Beihang, Profesor Fan Wang, mengatakan kunci pengukuran yang sangat sensitif ini terletak pada penggunaan nanopartikel terdoping lantanida, yang terperangkap oleh penjepit optik, yang kemudian digunakan untuk menyelidiki gaya kecil yang berperan dalam sistem biologis.
Tantangan dalam Pengukuran Skala Nano
“Memahami gaya-gaya kecil ini sangat penting untuk mempelajari proses-proses biomekanik, yang merupakan hal mendasar bagi kerja sel-sel hidup,” katanya. “Sampai saat ini, mengukur gaya-gaya kecil tersebut dengan presisi tinggi dalam lingkungan cair merupakan tantangan yang signifikan karena faktor-faktor seperti pemanasan probe dan masalah sinyal yang lemah.”
Teknik SRPFM yang dikembangkan oleh Wang dan timnya mengatasi tantangan ini dengan menggunakan nanoteknologi dan teknik komputasi canggih.
Dengan memanfaatkan lokalisasi resolusi tremendous yang didukung jaringan saraf, tim dapat mengukur secara tepat bagaimana nanopartikel dipindahkan oleh gaya kecil dalam media fluida.
Rekan penulis pertama studi dari Universitas RMIT, Dr Lei Ding, mengatakan inovasi ini tidak hanya meningkatkan resolusi dan sensitivitas pengukuran gaya tetapi juga meminimalkan energi yang dibutuhkan untuk menjebak nanopartikel, sehingga mengurangi potensi kerusakan pada sampel biologis.
“Metode kami dapat mendeteksi gaya hingga 1,8 femtonewton per akar kuadrat lebar pita, yang mendekati batas teoritis yang diberlakukan oleh kebisingan termal,” kata Ding.
Implikasi dan Aplikasi
Implikasi dari penelitian ini sangat luas, tambah Dr Xuchen Shan, salah satu penulis pertama dari Universitas Beihang
“Dengan menyediakan alat baru untuk mengukur peristiwa biologis pada tingkat molekuler, teknik ini dapat merevolusi pemahaman kita tentang sejumlah fenomena biologis dan fisik,” kata Shan.
Ini mencakup semuanya, mulai dari bagaimana protein berfungsi dalam sel manusia hingga metode baru untuk mendeteksi penyakit pada tahap awal.
Penelitian ini juga mengeksplorasi penerapan teknologi ini dalam mengukur gaya elektroforesis yang bekerja pada nanopartikel tunggal dan gaya interaksi antara DNA molekul dan antarmuka, penting untuk pengembangan teknik rekayasa biomedis tingkat lanjut.
Temuan tim ini tidak hanya membuka jalan bagi penemuan ilmiah baru tetapi juga memiliki aplikasi potensial dalam pengembangan alat nanoteknologi baru dan meningkatkan sensitivitas diagnostik biomedis.
Referensi: “Penginderaan gaya sub-femtonewton dalam larutan melalui mikroskopi gaya fotonik super-terpecahkan” oleh Xuchen Shan, Lei Ding, Dajing Wang, Shihui Wen, Jinlong Shi, Chaohao Chen, Yang Wang, Hongyan Zhu, Zhaocun Huang, Shen SJ Wang, Xiaolan Zhong, Baolei Liu, Peter John Reece, Wei Ren, Weichang Hao, Xunyu Lu, Jie Lu, Qian Peter Su, Lingqian Chang, Lingdong Solar, Dayong Jin, Lei Jiang dan Fan Wang, 14 Juni 2024, Fotonik Alam.
Nomor Induk Kependudukan: 10.1038/s41566-024-01462-7
