doi.org/10.1038/s41566-024-01462-7
Credibilidade: 999
#Técnica
Uma equipe de pesquisa colaborativa desenvolveu um novo método para medir forças minúsculas em nanoescala em líquidos, usando uma técnica que aumenta significativamente a sensibilidade e a resolução da medição. Este avanço poderá transformar a investigação biológica e promover o avanço da tecnologia biomédica.
Uma pesquisa inovadora introduziu um novo método para medir forças extremamente pequenas em nanoescala em ambientes aquosos, expandindo nossa compreensão do reino microscópico.
O avanço significativo da nanotecnologia foi alcançado por pesquisadores da Universidade Beihang, na China, com a Universidade RMIT e outras instituições líderes, incluindo a Universidade Nacional Australiana e a Universidade de Tecnologia de Sydney.
A nova técnica, que envolve um microscópio de força fotônica super-resolvido (SRPFM), é capaz de detectar forças na água tão pequenas quanto 108,2 attonewtons – uma escala tão minúscula que se compara à medição do peso de um vírus.
O pesquisador principal da Universidade de Beihang, professor Fan Wang, disse que a chave para esta medição ultrassensível está no uso de nanopartículas dopadas com lantanídeos, aprisionadas por pinças ópticas, que são então usadas para sondar as minúsculas forças em jogo nos sistemas biológicos.
Desafios nas medições em nanoescala
“Compreender essas pequenas forças é crucial para o estudo dos processos biomecânicos, que são fundamentais para o funcionamento das células vivas”, disse ele.
“Até agora, medir forças tão pequenas com alta precisão em um ambiente líquido era um desafio significativo devido a fatores como aquecimento da sonda e problemas de sinal fraco.” A técnica SRPFM desenvolvida por Wang e sua equipe aborda esses desafios empregando nanotecnologia avançada e técnicas computacionais.
Ao aproveitar a localização de super-resolução habilitada pela rede neural, a equipe é capaz de medir com precisão como as nanopartículas são deslocadas por pequenas forças dentro de um meio fluido.
O co-autor do estudo da Universidade RMIT, Dr. Lei Ding, disse que esta inovação não só melhora a resolução e a sensibilidade das medições de força, mas também minimiza a energia necessária para capturar as nanopartículas, reduzindo assim os danos potenciais às amostras biológicas.
“Nosso método pode detectar forças de até 1,8 femtonewtons por raiz quadrada da largura de banda, o que está próximo do limite teórico imposto pelo ruído térmico”, disse Ding.
Implicações e aplicações
As implicações desta pesquisa são vastas, acrescentou o Dr. Xuchen Shan, co-autor da Universidade Beihang.
“Ao fornecer uma nova ferramenta para medir eventos biológicos em nível molecular, esta técnica pode revolucionar nossa compreensão de uma série de eventos biológicos e fenômenos físicos”, disse Shan.
Isto inclui tudo, desde o funcionamento das proteínas nas células humanas até novos métodos de detecção de doenças numa fase inicial.
O estudo também explorou a aplicação desta tecnologia na medição das forças de eletroforese que atuam sobre nanopartículas individuais e as forças de interação entre moléculas de DNA e interfaces, cruciais para o desenvolvimento de técnicas avançadas de engenharia biomédica.
As descobertas da equipe não apenas abrem caminho para novas descobertas científicas, mas também têm aplicações potenciais no desenvolvimento de novas ferramentas nanotecnológicas e na melhoria da sensibilidade dos diagnósticos biomédicos.
Publicado em 27/06/2024 02h12
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