211service.com
Kvantu mērīšana var atklāt jonu plūsmu caur šūnu membrānām
Jonu kanāliem ir izšķiroša nozīme visu dzīvo šūnu darbībā. Kanāli ir proteīni, kas iestrādāti šūnu membrānā un darbojas kā poras, ļaujot noteikta veida molekulām un joniem iziet cauri, vienlaikus bloķējot citas.
Līdz ar to tiem ir svarīga loma daudzos bioloģiskos procesos, kuros notiek straujas izmaiņas šūnās, piemēram, sirds darbībā, T-šūnu aktivācijā un aizkuņģa dziedzera beta šūnu insulīna izdalīšanā.
Tāpēc nav pārsteidzoši, ka ir veltīts daudz darba, lai noskaidrotu, kā darbojas jonu kanāli. Viens no paņēmieniem ir ievietot šūnu šļirces galā, kas satur pētāmo jonu. Pieliek spriegumu šūnai, un strāva ir mērs jonu plūsmai pāri šūnas membrānai. Vēl viens paņēmiens ir mērīt jonu plūsmu pa sintētisko šūnu membrānu, kas pazīstama kā melno lipīdu slānis.
Abas šīs metodes ir devušas interesantas atziņas, taču pajautājiet šūnu biologam, cik tās ir precīzas, un viņš vai viņa grozīs kājas un lūkosies zemē.
Tagad jauna tehnika sola visus pārējos atstāt ēnā, saka Leonards Hols no Melburnas universitātes Austrālijā un daži biedri. Ideja ir balstīta uz to, cik ātri elektroni griežas dekoherē slāpekļa atomā nanodimanta iekšpusē. Pēdējos gados fiziķi ir ļoti satraukti par šīm tā dēvētajām slāpekļa vakancēm, jo tās ir viegli kontrolēt, izmantojot mikroviļņus vai gaismu. Tos no savas vides izolē arī oglekļa matrica.
Hola un co ideja ir novietot nanodiamandu uz atomu spēka mikroskopa gala un pārvietot to mata platumā no jonu kanāla šūnas membrānā. Pēc tam elektronu spini slāpekļa vakancē tiek iestatīti noteiktā stāvoklī, saspiežot tos ar mikroviļņu impulsu secību.
Kad kanāls atveras, jonu plūsma caur to ģenerē nelielu magnētisko lauku, kas mijiedarbojas ar elektronu griešanos, izraisot to dekoherēšanu. To var viegli uzraudzīt, meklējot fluorescenci, ko rada slāpekļa vakance.
Grupa saka, ka metodei jāspēj izmērīt jonu plūsmu caur kanālu ar mikrosekundes izšķirtspēju. Šāda precizitāte ir bezprecedenta. Un tā skaistums ir tāds, ka nanodimants nepieskaras un netraucē kanālam, kas var darboties tā (vairāk vai mazāk) dabiskajā vidē.
Šūnu biologiem vajadzētu pievērsties šim jautājumam, taču zāļu ražošanas uzņēmumi patiešām gūs labumu. Liela daļa zāļu ir vērsta uz jonu kanāliem, tāpēc, precīzi zinot, kāda ir to ietekme, vajadzētu būt svarīgai zāļu atklāšanas procesa daļai. Jaunā tehnika to varētu padarīt iespējamu.
Pagaidām darbs ir teorētiskajā stadijā, pēta idejas iespējamību. Taču Hols un biedri saka, ka ar pašreizējām tehnoloģijām tas šķiet iespējams. Tas nozīmē, ka vajadzētu būt tikai dažu mēnešu jautājumam, līdz mēs redzēsim pirmos rezultātus.
Atsauce: arxiv.org/abs/0911.4539 : Jonu kanāla funkcijas uzraudzība reāllaikā, izmantojot kvantu dekoherenci