La tomografia computerizzata (TC) è una procedura standard negli ospedali, ma così lontano, la tecnologia non è stata adatta per l'imaging di oggetti estremamente piccoli. In PNAS , un team dell'Università tecnica di Monaco (TUM) descrive un dispositivo nano-TC che crea immagini a raggi X tridimensionali con risoluzioni fino a 100 nanometri. Insieme ai colleghi dell'Università di Kassel e dell'Helmholtz-Zentrum Geesthacht, i ricercatori hanno analizzato il sistema locomotore di un verme di velluto.

Durante un'analisi TC, l'oggetto in esame viene sottoposto a raggi X e un rilevatore misura la rispettiva quantità di radiazione assorbita da varie angolazioni. Le immagini tridimensionali dell'interno dell'oggetto sono costruite sulla base di diverse misurazioni di questo tipo. Però, la tecnologia ha raggiunto i suoi limiti quando si trattava di oggetti piccoli come il minuscolo, Zampe lunghe 0,4 millimetri del verme di velluto (Onychophora).

Immagini ad alta risoluzione di questa grandezza richiedono radiazioni da acceleratori di particelle, eppure ci sono solo poche dozzine di tali strutture in Europa. Gli approcci adatti al tipico laboratorio dovevano ancora lottare con risoluzioni basse, ed erano limitate a determinati materiali e non potevano superare una certa dimensione. Il motivo era spesso l'uso dell'ottica a raggi X, che focalizzano la radiazione a raggi X in modo simile alle lenti ottiche che focalizzano la luce, ma hanno anche diverse limitazioni.

Il sistema TUM Nano-CT si basa su una sorgente di raggi X di nuova concezione che genera un raggio particolarmente focalizzato senza fare affidamento sull'ottica a raggi X. In combinazione con un rilevatore a bassissimo rumore, il dispositivo produce immagini che si avvicinano alla risoluzione di un microscopio elettronico a scansione, catturando anche strutture sotto la superficie del bersaglio. "Il nostro sistema presenta vantaggi decisivi rispetto ai TC che utilizzano l'ottica a raggi X, " dice lo scienziato TUM Mark Müller, autore principale dell'articolo PNAS. "Possiamo realizzare tomografie di campioni significativamente più grandi e siamo più flessibili in termini di materiali che possono essere studiati".

Queste proprietà erano ideali per il team guidato dal Prof. Georg Mayer, capo del Dipartimento di Zoologia dell'Università di Kassel. Gli scienziati indagano sull'origine evolutiva degli artropodi, Compreso, Per esempio, insetti, ragni e crostacei. La loro ricerca attuale, però, si concentra sui vermi di velluto (onicofori), che possono essere pensati come vermi con le gambe. Sono strettamente imparentati con gli artropodi. Alcune specie di vermi di velluto possono raggiungere una lunghezza massima di 20 centimetri, mentre altri non superano un centimetro. L'esatta classificazione zoologica di questi antichi animali è ancora oggetto di controversia; presumibilmente, condividono un antenato comune con artropodi e tardigradi (orsi acquatici).

"A differenza degli artropodi, gli onicofori non hanno arti segmentati, come è anche il caso dei loro presunti antenati fossili comuni, " afferma Georg Mayer. "L'indagine sull'anatomia funzionale delle zampe del verme di velluto gioca un ruolo chiave nel determinare come si sono evoluti gli arti segmentati degli artropodi." Le immagini Nano-CT consentono di studiare i singoli filamenti muscolari del velluto worm leg. Il team di Kassel prevede di pubblicare risultati dettagliati nei prossimi mesi, ma di una cosa è già convinto:il dispositivo Nano-CT ha superato il suo primo test pratico.

"Nel futuro, questa tecnologia renderà possibili anche le indagini biomediche. Così, Per esempio, potremo esaminare campioni di tessuto per chiarire se un tumore è maligno o meno. Un'immagine non distruttiva e tridimensionale del tessuto con una risoluzione come quella della Nano-CT può anche fornire nuove informazioni sullo sviluppo microscopico di malattie diffuse come il cancro".