Marialucia Longo e Tobias Schrader presso il Jülich Center for Neutron Science (JCNS) con sede presso FRM II a Garching, La Germania ha progettato e testato una camera di cristallizzazione per far crescere grandi cristalli proteici.

La camera è composta da due supporti rotondi in acciaio inossidabile che incorporano elementi riscaldanti Peltier, per controllare le condizioni di temperatura, e una finestra di vetro per consentire il monitoraggio della crescita dei cristalli. Il design circolare facilita una distribuzione uniforme della temperatura per fornire un controllo uniforme della temperatura in tutte le direzioni.

Tra i titolari, viene posizionato un "distanziatore" in teflon che costituisce la camera di cristallizzazione stessa, dove si svolge tutta l'azione. Il modulo distanziatore è intercambiabile per consentire diverse configurazioni e fornire una scelta di metodi di cristallizzazione (attualmente, sono disponibili distanziatori per la diffusione del vapore e per la cristallizzazione batch). Oltre ad avere uno scomparto per far crescere il cristallo, questi distanziatori hanno anche ingressi e uscite di tubi per il trasporto di soluzioni proteiche dentro e fuori. I distanziatori sono stati progettati e stampati in 3D con l'aiuto di ingegneri del Forschungszentrum Jülich nella Germania occidentale.

La ricercatrice post-dottorato Marialucia Longo ha lavorato alla progettazione e produzione dell'apparato per oltre un anno, con l'aiuto esperto di Neils Lumma a Jülich. Ora è in fase di test. Longo ha iniziato con lisoyzme di albume d'uovo di gallina, poiché è una proteina ben nota e forma grandi cristalli rapidamente e facilmente. Altri potenziali candidati sono la termolisina e la streptavidina, per quanto finora, grandi cristalli di questi sono stati sfuggenti. La streptavidina sarebbe una molecola particolarmente interessante da studiare con i neutroni, poiché non si sa molto sui legami idrogeno con il ligando di biotina all'interno della struttura. Fare un cristallo abbastanza grande da poterlo studiare con le tecniche dei neutroni potrebbe far luce su questo.

Però, Longo deve affrontare molti ostacoli e ha ancora molti problemi da risolvere. Non ultimo perché, con un background in DNA e scattering anelastico, ha dovuto prima conoscere le proteine ​​e la dispersione elastica.

Poi ci sono stati problemi nell'apparato stesso:, comprese bolle indesiderate nella camera, prestazioni inadeguate della sigillatura e controllo della temperatura inaffidabile. Particolarmente frustranti sono gli elementi riscaldanti poco facili da usare. La regolazione della temperatura tramite le manopole e l'attesa di due minuti affinché il termoregolatore riprenda il normale funzionamento si è rivelata dispendiosa in termini di tempo e difficile. Si prevede che un collegamento informatico al termoregolatore possa consentire di abbassare gradualmente la temperatura, per esempio. di un grado al giorno. Ciò richiede sviluppo, ma potrebbe aiutare la ricerca per la crescita di cristalli più grandi.

In definitiva, l'ambizione del team è di utilizzare questo apparato per produrre cristalli da utilizzare sullo strumento BIODIFF, uno strumento sofisticato che richiede idealmente un volume di cristallo di almeno 0,1 mm3. BIODIFF è un diffrattometro monocromatico a cristallo singolo, un progetto congiunto di FRM II (TUM) e JCNS (Forschungszentrum Jülich) gestito da Tobias Schrader e Andreas Ostermann, che è stato anche un grande aiuto in questo progetto.

Finora, i cristalli più grandi che sono cresciuti sono 0,2 mm ³ utilizzando la proteina modello lisozima. Alla fine di SINE2020, questo progetto continuerà con un finanziamento extra fornito da Forschungszentrum Jülich.