Rewolucyjne spojrzenie na mikroskopowy świat
Białka w naszych komórkach rzadko przypominają statyczne, kolorowe wstążki znane z podręczników. To niezwykle dynamiczne struktury, które nieustannie zmieniają swój kształt – zginają się, otwierają, zamykają i wchodzą w interakcje z innymi cząsteczkami. To właśnie te mikroskopijne ruchy decydują o ich biologicznej funkcjach. Problem polega na tym, że tradycyjne metody pomiarowe, takie jak klasyczny rezonans magnetyczny (NMR), analizują zbiorowy sygnał od bilionów cząsteczek naraz, co uniemożliwia podglądanie zachowania pojedynczych molekuł.
Sytuację tę ma zmienić ambitny projekt naukowy realizowany pod kierunkiem **prof. Szymona Pustelnego** z Wydziału Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Jagiellońskiego. Międzynarodowy zespół w ramach prestiżowego projektu **MRI-NOVA** zamierza skonstruować narzędzie zdolne do badania obiektów w skali pojedynczych białek. Przedsięwzięcie zdobyło ogromne uznanie w europejskim konkursie EIC Pathfinder Open 2026, otrzymując dofinansowanie rzędu **4 milionów euro**, z czego **1,4 miliona euro** trafi bezpośrednio do Krakowa.
Diament jako superczuły sensor
Kluczem do sukcesu polskiej grupy badawczej i ich partnerów (m.in. z Uniwersytetu w Ulm, Instytutu Optyki Kwantowej Maxa Plancka oraz politechniki w Lozannie) jest wykorzystanie wyjątkowych właściwości diamentu. Naukowcy nie szukają jednak klejnotów jubilerskich – interesują ich precyzyjnie kontrolowane defekty w strukturze krystalicznej tego materiału.
Chodzi o tzw. **centra azot–wakancja (NV)**. Powstają one w miejscach, gdzie atom węgla w sieci diamentu zostaje zastąpiony przez atom azotu, a tuż obok niego pozostaje puste miejsce (wakancja). Taki mikroskopijny układ zachowuje się jak kwantowy czujnik magnetyczny:
- stan spinowy defektu można precyzyjnie kontrolować za pomocą mikrofal,
- odczyt stanu odbywa się poprzez oświetlenie kryształu laserem i zmierzenie jasności emitowanego światła,
- umieszczone tuż pod powierzchnią kryształu centra NV wykrywają niezwykle słabe pola magnetyczne generowane przez cząsteczki znajdujące się na zewnątrz.
Perspektywy projektu MRI-NOVA
Rozwijana technika ma pozwolić na osiągnięcie rozdzielczości przestrzennej rzędu **10 nanometrów** dla obiektów zlokalizowanych tuż przy powierzchni diamentu. Daje to unikalną szansę nie tylko na śledzenie przestrzennej budowy białek, ale również na rejestrowanie ich metamorfoz w trakcie reakcji chemicznych oraz podczas transportu cząsteczek przez błony komórkowe.
Warto podkreślić, że polscy fizycy przecierają szlaki w dziedzinie, która w przyszłości może całkowicie zmienić podejście do biofizyki i nanodiagnostyki. Choć projekt ma charakter badawczy i skupia się na rozwoju samej metody, jego sukces przybliży nauczanie ludzkości o fundamentalnych procesach życia na poziomie pojedynczych cząsteczek.
Źródło: RSS Popularyzacja
KOMENTARZE