Bild: Mattias Pettersson
Bild: Mattias Pettersson
Forskningsprojekt finansierat av Europeiska Innovationsrådet och Kempestiftelserna.
Detta projekt syftar till att utveckla en tvådimensionell infraröd tidsdomänspektroskopiuppsättning för detektering av vibrationssignaturer hos organiska molekylära system, för att möjliggöra beröringsfria optisk igenkänning av molekylära strukturella förändringar med extrem spektral, rumslig och tidsmässig upplösning.
Biomolekyler "talar och förstår" det naturliga språket för biologiska processer när de förekommer i celler och organismer. En enastående utmaning är inte bara att fastställa strukturen, utan att förstå funktionen hos grundläggande biologiska enheter, såsom proteiner, vars dimensioner ligger under ljusets diffraktionsgräns (några nanometer).
Framsteg mot beröringsfria biomolekylär specificitet via detektion av vibrationssignaturer och deras korrelationer vid mycket hög spektral och tidsmässig upplösning har åstadkommits genom utvecklingen av tvådimensionell mellaninfraröd (2D-MIR) tidsdomänspektroskopi (TDS). Även om mätning av korrelationer mellan koherenta vibrationer i organiska molekylära system är tekniskt utmanande, kan det ge den högsta graden av biomolekylär specificitet.
I det här projektet kommer vi att utveckla en ultrasnabb koherent 2D-MIR TDS-uppställning för att detektera vibrationssignaturer av molekylära system, och på så sätt hjälpa till att känna igen strukturella förändringar i den optiska signalen med en extrem spatial, spektral och tidskänslighet.
Mer detaljerat kommer vi att utveckla en experimentell uppsättning som kommer att kombinera genereringen av ultrabredbandspulser i MIR-spektralområdet (från 2,5 till 15 μm våglängd) med deras koherenta superposition för 2D-MIR TDS. Vårt tillvägagångssätt kommer att möjliggöra fullständig detektering av provsrespons via direkt detektering i amplitud och fas av ljusfältet med hjälp av elektrooptisk sampling av MIR-pulserna, vars varaktighet är under 100 fs. Vi kommer att applicera våra bredbandiga MIR-pulser för att detektera relevanta biomolekyler (t.ex. proteiner som transkriptionsfaktorn GCN4 eller de neurodegenerativa biomarkörerna α-synuklein) i den så kallade "molekylära fingeravtrycksregionen". Detta projekt är en del av det europeiska projektet 'iSenseDNA' (bidragsavtal nr 101046920).
iSenseDNA kommer att tillhandahålla en revolutionerande teknologi för nästa generations nano-biosensing, känslig för mål i realtid konformationsförändringar och som kopplar molekylär struktur och biologisk funktion. Genom att utnyttja skräddarsytt cirkulärt super-lindad DNA som "transduktorer" och deras dynamiska interaktioner med proteiner, siktar vi på att utveckla ett aldrig tidigare skådat och störande tillvägagångssätt för biomolekylär detektion i realtid som kan förändra medicinsk diagnostik och behandling.
