Gli scienziati hanno pubblicato immagini altamente dettagliate di neuroni cresciuti in laboratorio utilizzando radiazioni ultraviolette estreme che potrebbero aiutare l'analisi delle malattie neurodegenerative.

Lo studio internazionale, guidato dal dottor Bill Brocklesby dell'Università di Southampton e dal professor Jeremy Frey, utilizzato luce ultravioletta estrema (EUV) coerente da un laser ultraveloce per creare immagini dei campioni raccogliendo luce diffusa, senza bisogno di lenti.

La tecnica ha prodotto dettagli straordinari rispetto alle tradizionali immagini al microscopio ottico, aumentare la possibilità di potenziali applicazioni in medicina, compreso lo studio del morbo di Alzheimer.

I ricercatori hanno pubblicato i loro risultati in Progressi scientifici .

Il team ha eseguito il lavoro a Southampton e presso la struttura Artemis nel Rutherford Appleton Laboratory, Harwell. La dimostrazione su piccola scala rivela che è possibile campionare dettagli extra senza grandi, strutture costose come sincrotroni e laser a elettroni liberi.

Dottor Bill Brocklesby, dello Zepler Institute for Photonics and Nanoelectronics, afferma:"La capacità di acquisire immagini dettagliate di strutture biologiche delicate come i neuroni senza causare danni è molto eccitante, e farlo in laboratorio senza utilizzare sincrotroni o altre strutture nazionali è una vera innovazione.

"Il nostro modo di fotografare riempie una nicchia importante tra l'imaging con la luce, che non fornisce i dettagli fini che vediamo, e cose come la microscopia elettronica, che richiedono un raffreddamento criogenico e un'attenta preparazione del campione."

La ricerca collaborativa ha combinato l'esperienza di Southampton con il Dr. Richard Chapman e il suo team presso la Central Laser Facility, e partner di ricerca dalla Germania e dall'Italia.

La tecnica di imaging EUV elabora più modelli di dispersione da un campione utilizzando un algoritmo informatico. Il progetto ha confrontato le immagini EUV di neuroni cresciuti in laboratorio provenienti da topi con le tradizionali immagini al microscopio ottico, rivelandone i dettagli molto più fini. A differenza della microscopia a raggi X duri, nessun danno è stato osservato della delicata struttura del neurone.

Professor Jeremy Frey, Responsabile della Chimica dei Sistemi Computazionali, afferma:"È stato uno sforzo lungo e sostenuto ma altamente gratificante. Nell'aprile 2003, abbiamo iniziato un viaggio con l'assegnazione di una sovvenzione per la tecnologia di base del Consiglio di ricerca per le scienze fisiche e l'ingegneria per le nuove tecnologie per le sorgenti di raggi X su nanoscala:verso lo scattering di singole molecole isolate.

"Circa 17 anni dopo, quasi al giorno, la nostra carta in Progressi scientifici dimostra che lo sforzo è valso il duro lavoro del nostro team interdisciplinare, ottenere le prime immagini ad altissima risoluzione di un campione biologico reale mediante microscopia a raggi X molli coerente (ptiografia). Non vediamo l'ora di applicare il nostro microscopio a molti biologici, problemi chimici e materiali.

"Continuiamo a perseguire una risoluzione ancora più elevata con l'obiettivo finale dell'imaging di singole molecole, un obiettivo che ora sembra molto in vista".

La microscopia EUV offre molti vantaggi rispetto all'ottica, tecniche a raggi X duri o basate su elettroni, tuttavia, le sorgenti e le ottiche EUV tradizionali hanno finora richiesto grandi dimensioni e costi associati.

Questo nuovo approccio si è concentrato su tecniche ottiche non lineari e, in particolare, dall'elevata generazione di armoniche (HHG) utilizzando intensi laser a femtosecondi. A seguito di questi risultati, il team Artemis di Oxford sta lavorando per poter offrire un accesso regolare a questa tecnica in futuro.

La combinazione di tecniche di imaging tomografico con questi ultimi progressi nelle tecnologie laser e sorgenti EUV coerenti ha anche il potenziale per l'imaging biologico ad alta risoluzione in 3-D.