Zero-Mode Waveguides: uma nova abordagem para a fluorescência de molécula única
A análise de moléculas individuais através de fluorescência oferece uma visão única sobre processos moleculares e dinâmicos. No entanto, existe um desafio importante: à medida que a concentração de moléculas aumenta, torna-se cada vez mais difícil distinguir o sinal de uma molécula individual do sinal das restantes.
É precisamente neste contexto que os Zero-Mode Waveguides (ZMWs) podem fazer a diferença.
Os ZMWs são nanoestruturas constituídas por pequenas aberturas, com dimensões inferiores ao comprimento de onda da luz, formadas numa película metálica. Estas estruturas confinam fortemente o campo de excitação numa região extremamente pequena, muito abaixo do volume de observação de um microscópio confocal convencional.
O resultado?
Ao reduzir o volume efetivamente observado, diminui também o número médio de moléculas presentes nessa região. Desta forma, é possível realizar medições de fluorescência de molécula única em condições de concentração significativamente mais elevadas.
Segundo os resultados apresentados pela PicoQuant ,ZMWs com cerca de 230 nm de diâmetro permitiram obter volumes de deteção na ordem dos 10 attolitros, comparativamente à escala de aproximadamente 1 femtolitro de uma configuração confocal convencional. Esta redução pode alterar significativamente o intervalo de concentrações acessível a experiências de molécula única.
Que possibilidades oferecem os ZMWs?
Esta tecnologia pode ser particularmente interessante para técnicas como:
▪️ Fluorescence Correlation Spectroscopy (FCS) – permitindo estudar flutuações de fluorescência em concentrações mais elevadas;
▪️ Single-molecule fluorescence – facilitando a identificação de moléculas individuais mesmo quando existe uma maior concentração de fluoróforos;
▪️ smFRET (single-molecule Förster Resonance Energy Transfer) – possibilitando o estudo de interações e alterações conformacionais ao nível de molécula única;
▪️ Estudos de dinâmica molecular – permitindo explorar fenómenos que podem ser difíceis de observar num volume de deteção convencional.
Além da redução do volume de observação, o ambiente nanofotónico criado pelo ZMW pode também influenciar propriedades como a intensidade de fluorescência e a dinâmica de emissão, fatores que devem ser considerados na interpretação quantitativa dos resultados.
Para transformar estas vantagens numa experiência prática e reprodutível, a PicoQuant integra esta abordagem com soluções avançadas de microscopia confocal, deteção de fotão único e análise FCS. A plataforma Luminosa permite combinar imagem de fluorescência, deteção resolvida no tempo e análise de FCS, criando uma solução para estudos de dinâmica molecular em concentrações mais elevadas.
Ao reduzir a escala do volume de observação, os Zero-Mode Waveguides permitem explorar novos regimes experimentais na investigação de molécula única.
Saiba mais sobre esta tecnologia e sobre as possibilidades dos Zero-Mode Waveguides no estudo de fluorescência de molécula única.
https://www.picoquant.com/science/zero-mode-waveguides/
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