Ultraviolet direct absorption microscopy for single particle protein/nucleic acid quantification
यह शोध पत्र अल्ट्रावॉयलेट डायरेक्ट एब्जॉर्प्शन माइक्रोस्कोपी (UV-DAM) को प्रस्तुत करता है, जो एक नवीन लेबल-मुक्त इमेजिंग तकनीक है जो विशिष्ट UV अवशोषण फिंगरप्रिंट्स का लाभ उठाकर खाली बनाम DNA-लोडेड वायरल कैप्सिड जैसे आणविक संरचनाओं के बीच अंतर करने के माध्यम से बायो-नैनोकणों के तीव्र, उच्च-रिज़ॉल्यूशन, एकल-कण परिमाणीकरण को सक्षम बनाता है।
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कल्पना कीजिए कि आप एक नन्हे, अदृश्य शहर के भीतर एक रहस्य को सुलझाने की कोशिश कर रहे हैं एक जासूस के रूप में। इस शहर में इमारतें ईंटों से नहीं, बल्कि प्रोटीन और डीएनए से बनी हैं—जीवन के सूक्ष्म ब्लूप्रिंट। लंबे समय तक, वैज्ञानिकों के पास इन इमारतों का विश्लेषण करने के लिए एक शक्तिशाली उपकरण था, लेकिन यह एक विध्वंस स्थल से मलबे के ढेर को देखकर पूरे शहर की ईंटों को गिनने की कोशिश करने जैसा था। वे आपको कणों की एक विशाल भीड़ में प्रोटीन या डीएनए की औसत मात्रा बता सकते थे, लेकिन वे यह नहीं बता सकते थे कि कौन सी विशिष्ट इमारत खाली थी, कौन सी भरी हुई थी, या क्या किसी में कोई गुप्त अतिरिक्त कमरा था। यह आधुनिक चिकित्सा के लिए एक बड़ी समस्या है, जहाँ हम उपचार पहुँचाने के लिए नन्हे "नैनोड्रग्स" डिजाइन कर रहे हैं। यदि एक दवा का कण खाली है और दूसरा भरा हुआ है, तो उपचार विफल हो सकता है, लेकिन मानक उपकरण इस अंतर को पहचान नहीं पाते क्योंकि वे एक साथ पूरी भीड़ को देखते हैं।
इस नई खोज को समझने के लिए, हमें दो चीजें जाननी होंगी: प्रकाश पदार्थ के साथ कैसे क्रिया करता है, और हम आमतौर पर सूक्ष्म चीजों को कैसे देखते हैं। जब प्रकाश किसी वस्तु से टकराता है, तो वह या तो टकराकर वापस लौट जाता है (स्कैटरिंग/प्रकीर्णन) या सोख लिया जाता है (अवशोषण/एब्जॉर्प्शन)। स्कैटरिंग को दीवार से टकराकर वापस आती गेंद की तरह समझें, और अवशोषण को पानी सोखने वाले स्पंज की तरह। अधिकांश उच्च-तकनीकी सूक्ष्मदर्शी (माइक्रोस्कोप) चीजों को देखने के लिए "टकराकर वापस लौटने" पर निर्भर करते हैं, लेकिन यह शोध पत्र "सोखने" पर ध्यान केंद्रित करता है। विशेष रूप से, यह पराबैंगनी (अल्ट्रावॉयलेट) प्रकाश को देखता है जो एक विशेष प्रकार की एक्स-रे की तरह है जिसे जैविक अणु पीना पसंद करते हैं। मुख्य विचार यह है कि डीएनए और प्रोटीन अलग-अलग रंगों (तरंग दैर्ध्य) पर इस प्रकाश को अलग-अलग मात्रा में "पीते" हैं। यदि आप सटीक रूप से माप सकते हैं कि एक छोटा सा कण कितना प्रकाश पीता है, तो आप बिना फ्लोरोसेंट रंगों से पेंट किए, यह बता सकते हैं कि वह वास्तव में किस चीज से बना है।
यह शोध पत्र एक नया सुपर-शक्तिशाली सूक्ष्मदर्शी पेश करता है जिसे UV-DAM (अल्ट्रावॉयलेट डायरेक्ट एब्जॉर्प्शन माइक्रोस्कोपी) कहा जाता है। टीम ने एक कस्टम लाइट सोर्स बनाया है जो व्यक्तिगत नैनोकणों, जैसे कि वायरस, पर गहरा पराबैंगी प्रकाश डालता है, और सटीक रूप से मापता है कि उनके गुजरने के दौरान कितना प्रकाश गायब हो जाता है। उन्होंने केवल अनुमान नहीं लगाया; उन्होंने इसका कड़ाई से परीक्षण किया। पहले, उन्होंने गोल्ड और सिलिका मोतियों का उपयोग करके यह सिद्ध किया कि उनका सूक्ष्मदर्शी केवल "पीने" (अवशोषण) को देखता है और "टकराकर लौटने" (स्कैटरिंग) को अनदेखा करता है, भले ही कण फोकस से बाहर हों। फिर, उन्होंने अपना ध्यान T5 बैक्टीरियोफेज (बैक्टेरियोफेज) की ओर लगाया—ऐसे वायरस जो बैक्टीरिया को संक्रमित करते हैं। ये वायरस प्रोटीन कवच और उसके अंदर डीएनए पेलोड वाले नन्हे सिरिंज की तरह होते हैं।
शोधकर्ताओं ने पाया कि UV-DAM एक "सिंगल-पार्टिकल नैनोड्रॉप" की तरह कार्य करता है। नैनोड्रॉप एक सामान्य लैब मशीन है जो एक पूरे टेस्ट ट्यूब में डीएनए-टू-प्रोटीन अनुपात को मापती है। टीम ने दिखाया कि उनका सूक्ष्मदर्शी एक बार में एक एकल वायरस के लिए यही माप कर सकता है। जब उन्होंने पूर्ण वायरस (डीएनए से भरे हुए) और खाली वायरस (जहाँ डीएनए बाहर निकल गया था) के मिश्रण को देखा, तो सूक्ष्मदर्शी उन्हें स्पष्ट रूप से अलग कर सका। पूर्ण वायरस ने 260 नैनोमीटर (डीएनए का रंग) पर बहुत अधिक प्रकाश पिया, जबकि खाली वाले बहुत कम पिया। उन्होंने यह भी जांचा कि क्या चमकीला पराबैंगनी प्रकाश वायरस को नुकसान पहुँचाएगा, और पाया कि प्रकाश इतना सौम्य था कि दस मिनट के अवलोकन के बाद भी वायरस को इसका पता भी नहीं चला।
यह शोध पत्र सुझाव देता है कि यह विधि नैनोमेडिसिन की गुणवत्ता की जांच करने के लिए एक बड़ा कदम है। यह अनुमान लगाने के बजाय कि दवाओं के वाहक (ड्रग कैरियर्स) का बैच सही काम कर रहा है या नहीं, वैज्ञानिक अब व्यक्तिगत कणों की जांच करके देख सकते हैं कि वे सही ढंग से लोड किए गए हैं या नहीं। हालांकि लेखक यह उल्लेख करते हैं कि यह वर्तमान में एक लैब तकनीक है और अभी तक एक मानक अस्पताल उपकरण नहीं बनी है, फिर भी वे यह प्रदर्शित करते हैं कि यह तेज़, लेबल-मुक्त और अविश्वसनीय रूप से सटीक है। उन्होंने सफलतापूर्वक सिद्ध किया कि आप केवल इस बात से अंतर कर सकते हैं कि एक पूर्ण वायरस और एक खाली वायरस के बीच क्या अंतर है कि वह पराबैंगनी प्रकाश को कितना अवशोषित करता है, जिससे जीव विज्ञान की अदृश्य दुनिया को एक समय में एक कण के आधार पर देखने के नए द्वार खुल गए हैं।
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