Language
Country/Area
No result found
السلاح السري لتشتت النيوترونات بزاوية صغيرة: كيف نستخدمه لاكتشاف البنية المخفية للعينات البيولوجية؟
المفاهيم الأساسية لتشتت النيوترونات بزاوية صغيرة
تستخدم تقنية تشتت النيوترونات بزاوية صغيرة تشتت النيوترونات المرن عند زوايا تشتت صغيرة لإجراء تحليل هيكلي للمواد. تعتبر هذه الطريقة مناسبة بشكل خاص لدراسة الأنظمة ذات البنية غير المنظمة ويمكنها توفير معلومات هيكلية مباشرة في نطاق يتراوح بين 1 إلى 100 نانومتر."إن الميزة الرئيسية لتكنولوجيا التشتت بزاوية صغيرة هي قدرتها على تحليل البنية الداخلية للأنظمة غير المنظمة."
يتشابه SANS في كثير من النواحي مع تشتت الأشعة السينية بزاوية صغيرة (SAXS)، والذي يُشار إليه غالبًا باسم تشتت الزاوية الصغيرة (SAS)، مع كون الاختلافات الرئيسية هي حساسيته لعناصر الضوء، وقدرته الأكبر على وسم النظائر، وحساسيتها للخصائص المغناطيسية لتشتت العزم والشدة. عند إجراء تجربة SANS، يوجه المجربون شعاعًا من النيوترونات إلى عينة، يمكن أن تكون محلولًا مائيًا أو مادة صلبة أو مسحوقًا أو بلورية. تنتشر النيوترونات بشكل مرن عن طريق التفاعلات النووية مع النوى الذرية أو عن طريق تفاعلات الزخم المغناطيسي مع الإلكترونات غير المزدوجة.
الميزات والمزايا التقنية
على عكس تشتت الأشعة السينية، يتفاعل تشتت النيوترونات مع النوى الذرية بطريقة تعتمد على النظائر. على سبيل المثال، يتناثر الهيدروجين والديوتيريوم بشكل مختلف للغاية. يحتوي طول تشتت الهيدروجين على قيمة سلبية، مما يعني أن هناك تحول طور بمقدار 180 درجة في التشتت من الهيدروجين، وهي خاصية مهمة بشكل خاص لتقنيات تغيير التباين.
في الأنظمة البيولوجية، يمكن استبدال الهيدروجين بالديوتيريوم، الذي له تأثير ضئيل على العينة ولكن تأثير كبير على التشتت.
بالنسبة للعينات البيولوجية، تستغل طريقة SANS لتغيير التباين التشتت التفاضلي للهيدروجين والديوتيريوم. في الجزيئات الحيوية، تؤثر نسبة الهيدروجين إلى الديوتيريوم على التشتت العام، وعند نسب معينة من الهيدروجين إلى الديوتيريوم (تسمى نقاط المطابقة)، يصبح تشتت العينة مساويًا لتشتت المذيب، مما يؤدي إلى إزالة المذيب من البيانات.
التطبيقات البيولوجية
تعتبر تقنيات تشتت النيوترونات بزاوية صغيرة مناسبة بشكل خاص لدراسة النماذج الذرية للإنزيمات الكبيرة متعددة الوحدات. على سبيل المثال، من خلال الجمع بين بيانات SAXS وSANS والمجهر الإلكتروني، يمكن للعلماء بناء نماذج أكثر دقة. إن تطبيق هذه الطريقة سيساعدنا على فهم بنية ووظيفة الجزيئات البيولوجية بشكل أفضل وفتح مسارات جديدة لتطبيقات التكنولوجيا الحيوية المستقبلية.
"بالنسبة للتطبيقات في دراسة المادة واسعة النطاق والديناميكيات البطيئة، ينبغي استخدام النيوترونات الباردة جدًا."
الأدوات والنظرة المستقبلية
تتوفر أجهزة SANS حاليًا في العديد من مرافق البحث حول العالم ويمكن استخدامها إما في مصادر النيوترون أو النبضات. إن تقدم هذه التكنولوجيا لن يعزز تطوير العلوم البيولوجية فحسب، بل قد يؤثر أيضًا على مجالات متعددة مثل علم المواد والكيمياء.
على الرغم من أن تكنولوجيا SANS تتمتع بآفاق تطبيق واسعة وعميقة، إلا أنه لا يزال هناك العديد من التطبيقات التي لم يتم استكشافها بالكامل. وفي المستقبل، قد يؤدي هذا المجال إلى إحداث ثورة تكنولوجية جديدة وفتح اتجاهات بحثية جديدة.
باعتبارها أداة قوية لاستكشاف العالم المجهري، كيف سيؤثر تشتت النيوترونات بزاوية صغيرة على فهمنا للعلوم الحيوية؟
