«Рентгеновская кристаллография имеет возможность охарактеризовать детали молекул и сложных структур на атомном уровне. Она позволяет делать открытия практически во всех областях химии, биологии и медицины», — сказал Тони Джун Хуанг, профессор инженерных наук и механики в Пенсильвании.
Состояние. «Но сегодня самая большая проблема с этой техникой — найти способ обрабатывать эти маленькие и хрупкие кристаллы».Последние достижения в области современных источников рентгеновского излучения и технологии детекторов позволили собрать полезные данные об этих крошечных кристаллах.
Но манипуляции с кристаллами и их установка в пучке традиционно производились вручную под микроскопом с маленькими игольчатыми криопетрами. Этот процесс не только медленный и неэффективный, но и чрезвычайно трудный или невозможный для очень маленьких кристаллов.«Отсутствие надежных, автоматизированных методов обработки образцов не позволяет кристаллографам в полной мере осознать мощь этих технологических достижений. Наше новое устройство, которое позволяет точно манипулировать кристаллами белка и формировать их структуру с помощью поверхностных акустических волн, представляет собой преобразующую технологию для структурных биологов», сказал Джаррод Френч, доцент кафедры биохимии и клеточной биологии в Университете Стоуни-Брук. «Эта технология акустического пинцета является значительным благом для области рентгеновской кристаллографии.
Она преодолевает значительный барьер в этой области, позволяя манипулировать и формировать структуру кристаллов белка микро- или нанометрового размера с использованием биосовместимых акустических волн малой мощности».Сотрудничество Френча и Хуанга началось, когда Френч работал докторантом в лаборатории Стивена Бенковича, профессора химии Эвана Пью в Пенсильванском университете. Они являются авторами-корреспондентами статьи, появившейся в Интернете 2 февраля в журнале Small под названием «Точное манипулирование и формирование паттерна белковых кристаллов для кристаллографии макромолекул с использованием поверхностных акустических волн». Ведущий автор — Фэн Го, доктор философии. студент в группе Хуана.
Нила Йеннавар, директор отделения макромолекулярной рентгенографии Института Хака в Пенсильванском университете и соавтор статьи в Small, сказала: «Кристаллографы раздвигают границы исследуемых биологических образцов и движутся к более сложным целям с более высоким молекулярным весом и Сложность. Акустический пинцет будет чрезвычайно важен для обработки наноразмерных и хрупких кристаллов таких мишеней.
Это позволит максимально повысить качество и количество данных дифракции рентгеновских лучей, собираемых с использованием недавно разработанного подхода фемтосекундной последовательной кристаллографии. Эта захватывающая область часто требует огромных объемов кристаллов из-за низкой эффективности (скорости попадания) системы доставки кристаллов в пучок рентгеновских лучей.Акустические методы, разработанные в нашей статье, обещают значительно повысить эффективность и производительность как серийных методов кристаллографии, так и более традиционных методов экранирования и подходы к сбору данных ".Акустический пинцет — это микрофлюидное устройство, которое использует ультразвуковые волны, создаваемые пьезоэлектрическими преобразователями, для аккуратного и точного позиционирования биологических образцов без повреждений.
Устройство использовалось для разделения различных компонентов крови, отделения раковых клеток от крови и для управления двигателями наностержней внутри живых клеток, и это лишь некоторые области исследований.Другими авторами этой статьи являются Вэйцзе Чжоу, доктор философии. студент химического факультета Стоуни-Брук, Пэн Ли, докторант, и Чжанмин Мао, доктор философии. студент факультета инженерных наук и механики Пенсильванского университета.