La vie dépend d'un ensemble remarquable de réactions biochimiques. Comprendre le fonctionnement des biomolécules passe par un suivi en temps réel de ces réactions. Se produisant en seulement de minuscules fractions de milliseconde, ceci est très difficile même avec des instruments optiques très sensibles. Par conséquent, doctorat le chercheur Yuyang Wang utilise une « nanotorche plasmonique, " une seule nanoparticule métallique qui illumine des molécules fluorescentes uniques, permettant désormais de détecter ces réactions biochimiques ultrarapides. Wang défend son doctorat. le 19 juin.
Réactions biochimiques, en particulier ceux impliquant des enzymes, sont ce qui rend la vie possible. L'étude de ces réactions constitue la base des sciences biophysiques modernes, et une mine d'informations a été révélée sur la durée et les échelles de temps impliquées. Jusque récemment, les biomolécules et leurs interactions ont été étudiées au niveau de l'ensemble, où de nombreuses molécules sont étudiées sur des échelles de temps beaucoup plus longues que dans une réaction biochimique.
Résolvez les énigmes biologiques
La microscopie à fluorescence à molécule unique (SMFM) est un outil essentiel pour obtenir un aperçu biologique des systèmes moléculaires complexes où des résolutions temporelles et spatiales élevées sont requises. En utilisant SMFM, on peut s'attaquer aux énigmes biologiques qui sont traditionnellement impossibles à résoudre. En effet, la sensibilité à une seule molécule donne accès aux différences de temps en temps et de molécule à molécule associées à des processus biologiques complexes, qui sont cachés dans les observations au niveau de l'ensemble.
Cependant, la résolution temporelle de SMFM est limitée par la luminosité des molécules individuelles en raison de leur saturation intrinsèque de fluorescence à haute puissance laser. De nouvelles approches pour améliorer la luminosité sont nécessaires de toute urgence pour étendre les applications de SMFM à des régimes plus rapides. Yuyang Wang a donc exploré l'utilisation de nanoparticules d'or uniques pour augmenter la luminosité maximale de molécules uniques.
Antennes nanométriques
Nanoparticules de métaux nobles, particules d'or ou d'argent de taille inférieure à 100 nanomètres, se comportent comme des antennes nanométriques. Les molécules de fluorescence qui se trouvent à proximité de ces particules sont considérablement affectées et apparaissent beaucoup plus lumineuses comme si elles étaient éclairées par une « nanotorche plasmonique ». Wang a prêté une attention particulière au comportement de saturation des molécules simples à proximité des particules plasmoniques, car la saturation limite la luminosité. Il a découvert que les nanoparticules plasmoniques uniques modifient le comportement de saturation et augmentent la luminosité maximale des molécules individuelles jusqu'à des centaines de fois. Il a également développé une approche systématique à la fois en théorie et en pratique pour travailler avec ces nanoparticules.
Pour la première fois, des nanotorches plasmoniques uniques sont maintenant appliquées dans un premier temps à la détection de réactions enzymatiques fluorogènes, une étape importante pour pousser l'amélioration de la fluorescence dans le domaine de l'enzymologie à molécule unique. Les recherches de Wang font progresser la compréhension de la fluorescence améliorée par les plasmons et ouvrent la voie à l'étude des processus biomoléculaires rapides.
