Während Nachdenken über die Herausforderungen der Unterscheidung einer nanoskaligen Sonde Bild von einem anderen in einer Masse von Hunderten oder Tausenden von Nanosonden, machte zwei Ermittler an der Emory University und dem Georgia Institute of Technology eine interessante Beobachtung. Die winzigen, Cluster-Lichtpunkte sah aus wie ein Sternenhimmel in einer klaren Nacht.
Die biomedizinische Forscher erkannt, dass Astronomen hatten bereits große Fortschritte bei der Lösung eines Problems sehr ähnlich, ihre eigene Isolation und Analyse von einem Punkt (in diesem Fall ein Stern) in einem überfüllten Bereich des Lichtes gemacht. Sie vermutet, dass ein Computer-System für Sternphotometrie entworfen, ein Zweig der Astronomie auf der Messung der Helligkeit von Sternen konzentriert, könnte die Lösung für ihr Problem zu halten.
Nun Mai Wang, Ph.D., an der Georgia Tech und Shuming Nie, Ph.D., und ihre Mitarbeiter haben eine Technologie auf Sternphotometrie Software, die genauere Bilder von einzelnen Molekülen mit Nanosonden getaggt vorsieht erstellt, Partikel speziell mit einer bestimmten Art von Zelle oder Molekül zu binden und zu beleuchten, wenn das Ziel gefunden wird. Die klarere Bilder können die Forscher detaillierte Informationen über ein einzelnes Molekül, z. B. wie das Molekül bindet in einer Gensequenz zu sammeln, unter Wissenschaftlern ein paar Schritte näher, um wirklich persönliche und prädiktive Medizin sowie komplexer biomolekularer strukturelle Kartierung. Zusätzlich zu biomedizinischen Anwendungen könnte das System verwendet, um andere Arten von Nanopartikelsonden, einschließlich getaggt Teilchen oder Molekülen zu klären. Ihre Ergebnisse erschienen in den Proceedings of the National Academy of Sciences der Vereinigten Staaten von Amerika (PNAS).
"Da immer mehr leistungsfähige Imaging-Technologien entwickelt werden, die Wissenschaftler eine echte Herausforderung, um quantitativ zu analysieren und interpretieren diese neue Berge von Daten Gesicht", sagte Wang. "Dieses Papier ist nur ein Anfang, aber ich erwarte, dass innovative Computer-und Datenverarbeitung immer mehr genutzt werden, um detaillierte und quantitative Eigenschaften derzeit nicht zur Verfügung biomedizinische Forscher enthüllen."
"Diese Arbeit ist eine neue Ära in der Lichtmikroskopie in der Einzel-Molekül-Detektion bei Nanometer-Auflösung erreicht wird zeigen", fügte Nie. "Dies ist auch ein Beispiel für interdisziplinäre Forschung, in denen modernster Computertechnik trifft Nanotechnologie. Ich stelle mir vor wichtigen Anwendungen nicht nur für Einzel-Molekül-Imaging-, sondern auch für hochempfindliche medizinische Diagnostik. "
Weil Wissenschaftler verwenden häufig verschiedene Farben Nanosonden um Farbcode Gene und Proteine, ist ein Blended Farbpunkt eine gemeinsame Herausforderung bei der Analyse von Bildern. Für alle paar grüne oder rote Punkte in einem Bild, könnte es ein paar gelben Punkten als gut, was anzeigt, dass mindestens zwei Punkte sind Clustering, um das Aussehen eine neue Farbe erstellen. Obwohl weniger als präzise Nanosonde Bilder liefern wertvolle Informationen, wussten die Georgia Tech und Emory Forschungsteam, bessere Technik nötig war, um die genaue Entfernung in Nanometern zwischen den Sonden, um wichtige Informationen über die Größe und verbindliche Geometrie der Moleküle gezielt erkennen zu lokalisieren.