Outsourcing kristalno rast… v vesolje

Suspense: 'Til the Day I Die / Statement of Employee Henry Wilson / Three Times Murder (Julij 2019).

Anonim

Včasih lahko razdalja daje težavo novi perspektivi. Za japonske raziskovalce, ki so raziskovali rast beljakovin, je bila ta razdalja 250 kilometrov navzgor - nadmorska višina, na kateri Mednarodna vesoljska postaja (ISS) krožita po Zemlji. Za boljšo izolacijo rasti beljakovinskih kristalov pred učinki gravitacije je skupina Katsuo Tsukamoto na Oddelku Zemlje in planetarne znanosti Tohoku v Sendaiu na Japonskem in Japonska agencija za vesoljsko raziskovanje rasla kristale v posebej zasnovani komori na krovu ISS.

Raziskovalci so z lasersko interferometrijo spremljali zelo počasno rast in stopnjo raztapljanja - približno en centimeter na sekundo kristalov. To je bilo prvič, ko je bila na krovu ISS uporabljena tehnika za merjenje hitrosti rasti kristalov pri različnih temperaturah. Da bi to opazili, so Yamazaki in njegovi kolegi razvili edinstvene rastne celice, primerne za dolgoročne projekte, približno šest mesecev.

"Zanimajo nas rastni mehanizmi kristala beljakovin iz kristalov v prostoru - kristala lizocima - kot modelnega kristala, da bi razumeli, zakaj kristali, ki jih rastejo v prostoru, včasih kažejo boljšo kakovost kot kristali, ki jih pridelujejo zemlja", pravi Tomoya Yamazaki, doktorat študentka v laboratoriju Tsukamoto.

Tsukamoto in njegovi kolegi, ki vključujejo sodelavce na Japonskem vesoljskem raziskovalnem prostoru, Japonskem vesoljskem forumu, Olympus Optical Corporation, podrobneje opisujejo svojo elegantno metodo rasti tega tedna v pregledu znanstvenih instrumentov.

Eksperimentalni proces, znan kot NanoStep, je bil izveden v japonskem poskusnem modulu (KIBO) Mednarodne vesoljske postaje leta 2012. Tsukamoto in njegovi kolegi so predhodno merili stopnjo rasti beljakovinskih kristalov pod simulirano mikroravoslovje z uporabo ruskega nadomestljivega satelita in letal na paraboličnih letih.

Raziskovalci so natančno merili stopnjo rasti lizozimskih kristalov v primerjavi s svojo gonilno silo, prenasičenost - naravni logaritem koncentracije proteina, deljen s svojo topnostjo - z meritvami porazdelitve refrakcijskega indeksa raztopine, pridobljene z interferometrijo. To je prineslo tudi ključne informacije o mehanizmu rasti.

Raziskovalci so se odločili za spremembo prenasičenosti raztopine s povečanjem ali zmanjševanjem temperature rastne celice, ki jo je mogoče enostavno narediti na daljavo. To je potekalo v razponu od 10 do 40 stopinj Celzija, zaradi česar je bilo treba zgraditi zaprto rastno celico, da bi lahko vzdržala obremenitve, ki jih povzroča toplotni raztezek rasti.

Zaprta kockasta rastna celica je bila izdelana iz kvarcnih stekel z različno debelino, bistvenega sestavnega dela za lasersko interferometrijo zaradi visokih kemičnih in mehanskih odpornosti s kristalom beljakovin, ki je bil pritrjen na vrh nosilca vzorca. Za lajšanje toplotne obremenitve na steklu so raziskovalci pritrdili cevi, izdelane iz elastomera, termoelastičnega polimera z nizko vlago prepustnostjo. To smo izbrali za ublažitev izhlapevanja vode v raztopini kristalne rasti, ki je vsebovala 30 ali 35 mg / ml lizocima in 25 mg / ml natrijevega klorida v 50 mM raztopini natrijevega acetatnega pufra. Prav tako so uporabljali poseben vzmetni sistem za zmanjšanje stresa, tako da so razlike med stekleno celico in moduli za nadzor toplote konstantne ob toplotnem raztezanju.

Rastno celico bi lahko uporabili tudi za natančno nastavitev meritev izredno majhnih stopenj rasti ali raztapljanja netopnih mineralov, ki so v količini 0, 001 nanometrov na sekundo netopnih mineralov. Na primer, lahko meri kristale kalcijevega karbonata, kjer bi lahko meje napak postale množične v geološkem časovnem merilu - na primer napovedovanje razpada mineralnih gline, ki obdajajo jedrske odpadke, shranjene pod zemljo za 100.000 let.

Medtem ko so raziskovalci pričakovali, da so stopnje rasti kristalne raztopine počasnejše zaradi zatiranja konvekcije raztopine, so rezultati namesto tega pokazali povečano stopnjo rasti.

To je morda posledica zatiranja transportne hitrosti nečistočnih molekul z večjim premerom v rastočem kristalu, saj smo analizirali stopnjo rasti v primerjavi s presnovnimi razmerji. To se bo pojavilo v prihodnjih dokumentih.

Razširjeni projekti za raziskovalce, ki uporabljajo isto napravo za testiranje rasti različnih kristalov, kot so kristali glukoze izomeraze, so trenutno v pripravi.

menu
menu