Сегодня речь пойдет скорее о чуде математики и программирования, чем об экспериментальных открытиях.
У медиков и биоинженеров чем дальше, тем более актуальной становится задача точного определения массы вещества с точностью до молекулы. Сейчас такая задача решается через масс-спектрометрию. Идея состоит в том, что двигающаяся с какой-то скоростью заряженная частица, попадая в магнитное поле, начинает в нем вращаться под действием пропорциональной заряду и скорости силы Лоренца, которая и определяет траекторию частицы. Определяя радиус траектории частицы, можно судить о соотношении ее массы и заряда, а следовательно, идентифицировать ее. В масс-спектрометрии в качестве таких заряженных частиц выступают заранее ионизированные компоненты вещества. Исследуя траектории ионов в магнитном поле и измеряя интенсивность получаемого ионного тока, можно подсчитать долю каждого из компонентов вещества. При этом для того, чтобы ионы друг другу не мешали и не рекомбинировали обратно в незаряженные молекулы, внутри масс-спектрометра они содержатся в виде разряженного газа.
Такая схема довольно хорошо работает для относительно простых соединений, когда вы заранее можете приблизительно предсказать состав вещества, а значит, легко можете однозначно идентифицировать ионы. К сожалению, в сложных соединениях, таких как, например, смешанные белковые комплексы, это было практически невозможно.
Группе исследователей из Утрехтского университета удалось существенно улучшить распознавание масс-спектрометром. Для этих целей они разработали специальное программное обеспечение, позволяющее проводить измерения для соединений в диапазоне от одной молекулы до сложных комплексов. При этом в основе методики лежит именно сверхчувствительное измерение характеристик одной молекулы.
Для этих целей ученые сначала научились создавать внутри масс-спектрометра газ из ионов настолько разряженный, насколько это возможно с учетом разрешающей способности детектора, после чего ученым удалось расщепить общий сигнал на четкие уединенные пики в спектре. С учетом того, что интенсивность сигнала напрямую зависит от ионного тока, а значит, от переносимого током заряда, становится возможным определить соотношение массы и заряда одного единственного иона.
Преимущества такого усовершенствования метода очевидно – теперь можно не только рассматривать одну единственную молекулу, но и исследовать большие молекулярные комплексы. Для этого комплексы нужно разложить на ионизированные компоненты, а потом исследовать каждый ион в масс-спектрометре по-отдельности. Простые ионы значительно проще идентифицировать, а значит, появляется возможность исследовать сложные соединения с неоднозначным распределением массы.
Мне легко представить, где в медицине может понадобиться точная масс-спектрометрия, поэтому скажу спасибо ученым из Утрехта за то, что программное обеспечение они делают открытым.
Мне важно Ваше мнение. Если нравится, ставьте лайк, подписывайтесь.
