"Le molecole interagiscono sempre con l'ambiente circostante. È stata una lotta per qualsiasi tecnologia comprendere quell'interazione", ha affermato Matthew Lew, assistente professore presso la McKelvey School of Engineering. Questa lotta potrebbe diventare un po' più facile grazie alle ultime ricerche del suo laboratorio, che stanno aprendo un nuovo mondo di imaging dinamico. Credito:Oueng Zhang
La ricerca del laboratorio di Matthew Lew alla Washington University di St. Louis offre modi completamente nuovi di vedere il molto piccolo.
La ricerca, due articoli di Ph.D. studenti della McKelvey School of Engineering—è stato pubblicato sulle riviste Optica e Nano Lettere .
Hanno sviluppato hardware e algoritmi nuovi che consentono loro di visualizzare i mattoni del mondo biologico oltre le tre dimensioni in un modo che, fino ad ora, non era fattibile. Dopotutto, le cellule sono oggetti 3D e piene di "cose" - molecole - che si muovono, ruotano, girano e ruzzolano per guidare la vita stessa.
Come i microscopi tradizionali, il lavoro di due dottorandi. Gli studenti del laboratorio Lew, Tingting Wu e Oumeng Zhang, usano la luce per scrutare nel mondo microscopico, ma le loro innovazioni sono tutt'altro che tradizionali. Attualmente, quando le persone usano la luce nell'imaging, sono probabilmente interessate a quanto sia luminosa quella luce o di che colore sia. Ma la luce ha altre proprietà, inclusa la polarizzazione.
"Il lavoro di Oumeng distorce la polarizzazione della luce", ha affermato Lew, assistente professore presso il Preston M. Green Department of Electrical &Systems Engineering. "In questo modo, puoi vedere come le cose si traducono (spostano in linea retta) e ruotano allo stesso tempo", cosa che l'imaging tradizionale non fa.
"Lo sviluppo di nuove tecnologie e la capacità di vedere cose che prima non potevamo vedere è entusiasmante", ha detto Zhang. Questa capacità unica di tracciare sia la rotazione che la posizione allo stesso tempo gli offre informazioni uniche su come interagiscono i materiali biologici, ad esempio cellule umane e agenti patogeni.
La ricerca di Wu fornisce anche un nuovo modo di visualizzare le membrane cellulari e, in un certo senso, di vedere al loro interno. Utilizzando molecole traccianti fluorescenti, mappa il modo in cui i traccianti interagiscono con le molecole di grasso e colesterolo nella membrana, determinando come i lipidi sono organizzati e organizzati.
"Qualsiasi membrana cellulare, qualsiasi nucleo, qualsiasi cosa nella cellula è una struttura 3D", ha detto. "Questo ci aiuta a sondare il quadro completo di un sistema biologico. Questo ci consente, per qualsiasi campione biologico, di vedere oltre le tre dimensioni:vediamo la struttura 3D più tre dimensioni dell'orientamento molecolare, fornendoci immagini 6D".
I ricercatori hanno sviluppato una tecnologia di imaging computazionale, che mette in sinergia software e hardware, per vedere con successo ciò che prima era invisibile.
"Questo fa parte dell'innovazione", ha detto Lew. "Tradizionalmente, i laboratori di imaging biologico sono stati legati a qualsiasi cosa i produttori commerciali stiano realizzando. Ma se progettiamo le cose in modo diverso, possiamo fare molto di più". + Esplora ulteriormente
