L'interno di un microscopio elettronico, che richiede livelli di vuoto simili a quelli incontrati nello spazio esterno, può essere un luogo estremamente inospitale per i materiali organici. Tradizionalmente, gli scienziati della vita hanno aggirato questo problema congelando i loro campioni in modo che possano essere caricati in sicurezza in un microscopio. Ora, i ricercatori dell'Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) hanno ideato un nuovo approccio all'imaging dei composti organici.

Sospendendo campioni organici in vapore acqueo, Gli scienziati dell'OIST sono stati in grado di dimostrare un altro modo per visualizzarli ad alta risoluzione. I ricercatori hanno scoperto di poter inviare un fascio di elettroni, comunemente usato in microscopia, attraverso un vapore sufficientemente denso da poter mantenere i campioni nel loro luogo originario, allo stato umido e consentono comunque immagini ad altissima risoluzione.

Il loro studio, pubblicato sulla rivista PLOS UNO , applica la fisica a un problema ben noto in biologia. I risultati potrebbero semplificare quello che è attualmente un difficile processo di imaging dei materiali organici.

Generalmente, per visualizzare i campioni, in particolare, fragili campioni organici, all'interno di un microscopio elettronico a trasmissione ad alta potenza, gli scienziati devono intraprendere un'ampia preparazione. La creazione di una lastra di ghiaccio spessa una frazione di nanometro con una particolare struttura cristallina può richiedere molte prove. Questo processo ad alta intensità di lavoro, che può richiedere mesi, ispirato Cathal Cassidy, autore principale dell'articolo e ricercatore presso l'Unità di microscopia a onde quantistiche dell'OIST, per provare un altro metodo.

"Ho visto i miei colleghi impegnarsi molto in questo, "disse Cassidy, "e ho pensato, 'Non potremmo semplicemente evitare del tutto questa cosa del ghiaccio?'"

I ricercatori hanno utilizzato per la prima volta l'oro, un materiale inorganico, per dimostrare che gli atomi possono essere visualizzati con successo all'interno del vapore acqueo. Quindi, hanno esaminato un virus usando lo stesso metodo. Il campione è rimasto stabile, e l'immagine risultante è risultata nitida, in risoluzione relativamente alta.

Il metodo dei ricercatori elimina la necessità di congelare un campione o di visualizzarlo attraverso una camera. Sebbene efficace, ciascuno di questi metodi comunemente usati presenta degli svantaggi.

Idealmente, il ghiaccio fa da tabula rasa, o una finestra, relativamente traslucida, consente agli scienziati di visualizzare i materiali sospesi al suo interno con interferenze minime. Acclamato per "portare la biochimica in una nuova era" dall'Accademia svedese, questo metodo ha ricevuto il Premio Nobel 2017 per la chimica. Però, il congelamento non consente agli scienziati di studiare processi dinamici, come l'interazione dal vivo di un virus con una cellula ospite.

In alternativa, gli scienziati possono visualizzare campioni organici sospendendoli in un liquido, racchiuso in una camera con finestre ultrasottili. Queste finestre impediscono al liquido di penetrare nella camera a vuoto e danneggiare il cannone elettronico. Ancora, magri come sono, anche queste barriere minime degradano la qualità dell'immagine. La geometria della camera limita inoltre significativamente gli scienziati in quanto possono inclinare un campione per una vista tridimensionale.

Il metodo ideato dai ricercatori dell'OIST fornisce un'alternativa fattibile a questi approcci popolari. Il campione viene sospeso in vapore acqueo, che viene pompato nella porzione del tubo che circonda il campione e rapidamente pompato di nuovo. Piccole aperture sopra e sotto il campione consentono al fascio di elettroni di attraversarlo direttamente. Poiché il campione non è racchiuso da ghiaccio o vetro, può essere inclinato per l'imaging tridimensionale.

Cassidy ha sottolineato che lo studio è un primo passo verso l'imaging ad alta risoluzione di campioni idratati nel vapore acqueo. Ha detto che sperava che i biologi si sarebbero basati sui risultati. Lo studio dei ricercatori e altri materiali, inclusi i dati grezzi, possono essere trovati nella rivista PLOS UNO .

"Chiunque voglia provarlo o giocarci, possono farlo, " Egli ha detto, indicando la disponibilità dei dati. "Se qualcun altro prende il testimone e lo spinge avanti, Ne sarei davvero felice".