发现的技术可描述多孔材料内纳米空间的特征。

科学家结合两种技术实现了描述多孔材料内纳米空间特征的新方法。该技术对材料和生物科学很有价值。

莱斯大学科学家开发一项技术，当荧光粒子扩散穿过多孔材料时，流动路径揭示了孔的排布。(图片来源：莱斯大学研究小组)

莱斯大学的科学家领导了一个项目来“看到”并测量了多孔材料内的空间，即使对于传统显微镜来说，这些空间太小或太脆弱。

莱斯大学化学家Christy Landes的实验室发明了一项用来描述这些纳米级空间的技术，对于她的团队正在进行的项目来说是一个重要突破，可以有效分离药物制造中感兴趣的蛋白质。这项技术还可用于分析各种各样的多孔材料，如液晶、水凝胶、聚合物和生物物质，如细胞溶质，细胞中不同的液体。

与来自加州大学洛杉矶分校和堪萨斯州州立大学的研究者们合作，将这项研究成果发表在美国化学学会期刊《ACS Nano》。

使用荧光化合物标记或贴“标签”于一种材料再拍照是很容易的事情，Landes 说。“但如果你想要拍照的东西几乎不存在呢？这是我们必须要解决的问题，理解在分离过程中材料发生了什么。”

团队尝试利用被称为色谱法的过程来改善蛋白质的分离过程，利用这种方法，排成列的溶液流经多孔材料。因为不同材料以不同的速度流动，组分得到分离和提纯。“我们在利用分离蛋白质的一种多孔材料琼脂糖中了解到，电荷的聚集是非常重要的，”Landes说。但在蛋白质项目成功时，“当将实验数据与我们的理论进行对比时，有一些对分离起到额外贡献作用的事情，而我们无法解释。”

答案似乎与类似纳米级配位体的粒子在孔内如何排列有关。“这是唯一可能的解释，”Landes说。“因此，我们需要一种方法对孔进行成像。”

像原子力显微镜、X射线衍射仪和电子显微镜等这些标准的技术需要实验样品冷冻或者干燥。“这将导致样品收缩、膨胀或改变它们的结构，”她说。

团队把他们关于获得诺贝尔奖的超分辨率显微镜和荧光相关光谱技术的经验结合到一起。超分辨率显微术是一种在低于衍射极限的分辨率进行观察，衍射极限限制了观看比光波还小的东西。相关光谱法是一种在振动时测量荧光粒子的技术。通过结合超分辨率显微镜和关联能谱法的方法，处理收集的数据，研究人员绘制出材料中带电粒子倾向于聚集的位置。

这个合并技术，被他们称之为fcsSOFI（荧光相关光谱超分辨率光学波动成像技术），在它们扩散到孔中时测定荧光标记，同时让研究人员可以描述孔内的维度和动力学。实验室用软琼脂糖水凝胶和溶致液晶测试了这项技术。接下来，他们计划将成像扩展到三维空间。

“现在，我们可以看到多孔材料中蛋白质与电荷相互作用，并对孔进行了测量，”Landes说。“这直接关系到价值1000亿美元的制药行业中蛋白质分离问题。”

新材料在线编译整理——翻译：Grubby      校正：摩天轮