La vida depende de notables conjuntos de reacciones bioquímicas. Comprender el funcionamiento de las biomoléculas implica el seguimiento en tiempo real de estas reacciones. Sucediendo en solo pequeñas fracciones de milisegundo, esto es muy difícil incluso con instrumentos ópticos muy sensibles. Por lo tanto, Doctor. El investigador Yuyang Wang usa un 'nanotorch plasmónico, "una única nanopartícula de metal que ilumina moléculas fluorescentes individuales, haciendo posible ahora detectar esas reacciones bioquímicas ultrarrápidas. Wang defiende su Ph.D. el 19 de junio.
Reacciones bioquímicas, especialmente aquellos que involucran enzimas, son lo que hace posible la vida. El estudio de estas reacciones forma la base de las ciencias biofísicas modernas, y se ha revelado una gran cantidad de información sobre la duración y las escalas de tiempo involucradas. Hasta hace poco, biomoléculas y sus interacciones se estudiaron a nivel de conjunto, donde muchas moléculas se estudian en escalas de tiempo mucho más largas que en una reacción bioquímica.
Afronta los acertijos biológicos
La microscopía de fluorescencia de molécula única (SMFM) es una herramienta esencial para obtener conocimientos biológicos en sistemas moleculares complejos donde se requieren altas resoluciones temporales y espaciales. Usando SMFM, uno puede abordar los acertijos biológicos que tradicionalmente son imposibles de resolver. Esto se debe a que la sensibilidad de una sola molécula da acceso a diferencias de tiempo en tiempo y de molécula a molécula asociadas con procesos biológicos complicados. que están ocultos en las observaciones a nivel de conjunto.
Sin embargo, la resolución temporal de SMFM está limitada por el brillo de moléculas individuales debido a su saturación de fluorescencia intrínseca a alta potencia láser. Se necesitan urgentemente nuevos enfoques para mejorar el brillo para expandir las aplicaciones de SMFM a regímenes más rápidos. Yuyang Wang exploró, por tanto, el uso de nanopartículas de oro individuales para aumentar el brillo máximo de moléculas individuales.
Antenas a nanoescala
Nanopartículas de metales nobles, partículas de oro o plata de un tamaño inferior a 100 nanómetros, se comportan como antenas a nanoescala. Las moléculas de fluorescencia que se encuentran en las proximidades de estas partículas se ven significativamente afectadas y parecen mucho más brillantes como si estuvieran iluminadas por un "nanotorch plasmónico". Wang prestó especial atención al comportamiento de saturación de moléculas individuales cerca de partículas plasmónicas, ya que la saturación limita el brillo. Descubrió que las nanopartículas plasmónicas individuales modifican el comportamiento de saturación y aumentan el brillo máximo de moléculas individuales hasta cientos de veces. También desarrolló un enfoque sistemático tanto en la teoría como en la práctica para trabajar con estas nanopartículas.
Por primera vez, las nanotorches plasmónicos individuales ahora se aplican inicialmente a la detección de reacciones de enzimas fluorogénicas, un paso significativo para impulsar la mejora de la fluorescencia al campo de la enzimología de molécula única. La investigación de Wang avanza en la comprensión de la fluorescencia mejorada con plasmón y allana el camino para estudiar procesos biomoleculares rápidos.
