Ученые усилили свечение флуоресцентного белка с помощью лазерных импульсов
Свечение зеленого флуоресцентного белка, широко используемого в молекулярной биологии и биомедицине, усилили с помощью сверхкоротких лазерных импульсов красноярские ученые, сообщает 6 июня издание СО РАН «Наука в Сибири» со ссылкой на пресс-службу Красноярского научного центра (КНЦ) СО РАН.
Открытие сибирских ученых поможет расширить возможности лазерно-индуцированной флуоресценции в биомедицинских приложениях, в том числе для диагностики различных заболеваний, за счет повышения чувствительности диагностических биосенсоров.
Результаты исследования воздействия на флуоресцентный белок лазерных импульсов ученые представили в статье «Внутрирезонаторное усиление флуоресценции GFP, индуцированное фемтосекундными лазерными импульсами», опубликованными в журнале Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy.
В исследовании, которое велось под руководством специалистов ФИЦ КНЦ СО РАН, принимали участие ученые Сибирского федерального университета и Сибирского государственного университета науки и технологий им. академика М. Ф. Решетнёва.
Открытие зеленого флуоресцентного белка американскими учеными привело к стремительному прогрессу в области биофотоники, что было отмечено в 2008 году Нобелевской премией по химии. Методы анализа, основанные на флуоресценции, широко используются как в фундаментальных исследованиях для изучения структуры и функции белков и нуклеиновых кислот, так и в биомедицинских приложениях, в том числе в молекулярной диагностике. Это обусловлено их высокой чувствительностью и быстротой отклика.
Усиления свечения зеленого флуоресцентного белка красноярские ученые добились с помощью микрорезонатора и лазерных импульсов. Микрорезонаторы — «ловушки для света» — концентрируют световую энергию и способны увеличить интенсивность света определенных частот.
Красноярские ученые поместили раствор зеленого флуоресцентного белка в микрорезонатор, где белок подвергался воздействию фемтосекундных лазерных импульсов. В результате флуоресценция усилилась и одновременно возросло время свечения белка.
Один из авторов работы, старший научный сотрудник Института физики им. Л. В. Киренского ФИЦ КНЦ СО РАН кандидат физико-математических наук Андрей Вьюнышев пояснил:
«Метод лазерно-индуцированной флуоресценции позволяет изучать биологические объекты со слабовыраженными люминесцентными свойствами или образцы с низкой концентрацией флуорофора. Особенность работы состоит в использовании фемтосекундных лазерных импульсов в качестве излучения, возбуждающего флуоресценцию».
Фемтосекундные лазерные импульсы, широко используемые для исследования быстропротекающих процессов, обладают рядом преимуществ именно для биоисследований. Среди них отсутствие нежелательных тепловых эффектов в объеме образца и высокая пиковая интенсивность.
Ученые отметили, что полученные в данном исследовании знания о самой возможности усиления сигнала флуоресценции, а также получаемой величине усиления представляют интерес для развития методов биофотоники. Усиление флуоресцентного сигнала в различных биотестах позволит более точно обнаруживать биомаркеры даже при их низких концентрациях в образце.
