Key points are not available for this paper at this time.
الملخص لقد غيرت الفيزياء الحيوية للجزيئات الفردية فهمنا للأحياء، ولكن أيضًا لفيزياء الحياة. أكثر غرابة من المادة الطرية البسيطة، تعيش المادة الحيوية بعيدًا عن التوازن الحراري، مغطيةً عدة أطوال من النانو جزيئات فردية إلى عدة أوامر من حيث الحجم في الخلايا والأنسجة والكائنات الحية. غالبًا ما تتميز الجزيئات الحيوية بعدم استقرار أساسي: توجد حالات متوسطة متعددة من الطاقة الحرة، مفصولة بمستويات قريبة من بضع مضاعفات لمقياس الطاقة الحرارية k B T ، حيث k B هو ثابت بولتزمان و T هو درجة الحرارة المطلقة، مما يشير إلى حركيات تحويل معقدة في البيئة النشطة والرطبة للمادة البيولوجية. إحدى الفوائد الرئيسية لتقنيات الفيزياء الحيوية للجزيئات الفردية هي قدرتها على الكشف عن تباين حالات الطاقة الحرة عبر مجموعة جزيئية، وهو أمر صعب بشكل عام على الطرق التقليدية التي تعتمد على المتوسطات التجميعية. أدت التطورات الموازية في التقنيات التجريبية والحاسوبية إلى ولادة تقنيات متعددة الأبعاد، مترابطة، لمعالجة الأسئلة البيولوجية التي كانت في السابق غير ممكنة. تجريبيًا، تم دفع التقدم من خلال تحسينات في حساسية وسرعة الكواشف، واستقرار وكفاءة مصادر الضوء، والمجسات والميكروفلويديات. نناقش الدوافع والمتطلبات لهذه التجارب الحديثة، بما في ذلك الرياضيات الأساسية. تُقسم هذه الأساليب عمومًا إلى أدوات تقوم بالكشف عن الجزيئات وتلك التي تقوم بالتلاعب بها. بالنسبة للأولى، نناقش تقدم المجهر الفائق الدقة، الذي غيّر طريقة معالجة العديد من الأسئلة الطويلة الأمد في علوم الحياة، وللثانية نتضمن تقدم تقنية ‘طيف القوة’ التي تؤثر ميكانيكيًا على الجزيئات. كما نعتبر التقدم الحاسوبي في فيزياء الجزيئات الفردية، وكيف يمكن دمج المحاكاة والتجريب لإعطاء فهم أكثر اكتمالًا. بشكل متزايد، تُستخدم تقنيات تركيبية الآن، بما في ذلك المجهر الضوئي بالقوة الذرية المتلازمة وتصوير الفلورسنت، لاستكشاف أسئلة أقرب إلى سلوك فسيولوجي أصلي. نحدد الموازنة، والقيود، وتطبيقات هذه التقنيات، ونتناول اتجاهات جديدة مثيرة.
دراسة ميلر وآخرين (Mon,) هذا السؤال.