I ricercatori dell'UNSW Sydney hanno condiviso istruzioni passo passo per consentire ad altri scienziati di migliorare la risoluzione e la stabilità dei microscopi a molecola singola.

I ricercatori saranno in grado di costruire microscopi ultra precisi per visualizzare ed esplorare le interazioni tra le singole molecole all'interno delle cellule, grazie a un sistema messo a disposizione della comunità scientifica dai ricercatori medici dell'UNSW.

Il loro sistema supera in modo semplice e pratico le sfide associate al movimento durante l'imaging, superamento dei limiti attuali dei microscopi a super risoluzione.

Quando il campione o la configurazione del microscopio si sposta durante l'imaging, vengono introdotti errori che degradano la risoluzione molecolare, questo è chiamato drift.

"La deriva è una delle principali barriere al raggiungimento di una risoluzione oltre i 20-30 nm impostati dalla microscopia a fluorescenza a super risoluzione, vincitrice del premio Nobel, ", afferma la professoressa di Scientia Katharina Gaus della Single Molecule Science dell'UNSW Medicine.

"Più tempo è necessario per l'immagine di un campione, più deriva ci sarà. La causa principale della deriva sono le vibrazioni delle persone che camminano, o automobili che circolano all'esterno dell'edificio, " lei dice.

Il prof. Gaus spiega che per l'imaging di singole molecole, i ricercatori in genere etichettano le molecole con coloranti fluorescenti e le fanno accendere e spegnere usando i laser.

"Non possiamo immaginarli tutti allo stesso tempo. Quindi, quando il campione si sposta sul microscopio, la posizione delle molecole luminose all'inizio dell'esperimento sarà diversa dalla posizione alla fine dell'esperimento, introducendo un manufatto, " lei dice.

Il sistema di stabilizzazione attivo sviluppato dal team di biofisici dell'UNSW affronta questo problema aggiungendo sensori al microscopio con un sistema di feedback per riallineare il percorso ottico quando rileva il minimo cambiamento. Il sistema di stabilizzazione riporta automaticamente il percorso ottico entro un nanometro dalla sua posizione originale in tutte e tre le dimensioni durante l'acquisizione delle immagini dei campioni.

Dopo aver delineato la progettazione del loro sistema di feedback autonomo in a Progressi scientifici pubblicazione all'inizio di quest'anno, il team ora descrive in Protocolli Natura come implementare un sistema di stabilizzazione per correggere attivamente l'allineamento dei microscopi a super risoluzione ed eliminare la deriva.

"È una guida pratica per utilizzare il nostro sistema di feedback su diverse configurazioni. L'abbiamo implementato su una gamma di sistemi, anche su microscopi disponibili in commercio, " dice il dottor Simao Pereira Coelho, che ha guidato questo progetto.

Il protocollo è progettato per consentire anche agli utenti senza una formazione ottica specialistica di aggiornare i microscopi esistenti, inclusa una guida per l'utilizzo del software e l'integrazione dell'hardware su un microscopio standard o costruito su misura.

"Ora possiamo immaginare per tutto il tempo che vogliamo, per ottenere più informazioni da un campione, senza compromettere la qualità dei dati. Questo non solo rende gli esperimenti più precisi, ma apre questa nuova idea che puoi eseguirlo in modo completamente autonomo, "dice il prof. Gaus.

"Lo stesso approccio può essere utilizzato anche in altri strumenti che richiedono alta precisione, per esempio nella microscopia a forza atomica o nei sequenziatori di DNA, o dove la manutenzione e il riallineamento manuale di uno strumento non sono così semplici, " lei dice.