(PhysOrg.com) -- Gli scienziati della Molecular Foundry di Berkeley Lab hanno sviluppato una tecnica di imaging basata su nanofili mediante la quale la microscopia a forza atomica potrebbe essere utilizzata per studiare le cellule biologiche e altri materiali morbidi nel loro naturale, ambiente liquido senza lacerare o deformare i campioni. Ciò potrebbe fornire agli scienziati i mezzi non distruttivi a lungo agognati per sondare dinamicamente la materia soffice.

Microscopia a forza atomica, una tecnica di sonda tattile, fornisce un'immagine tridimensionale in nanoscala di un materiale facendo scorrere un braccio simile ad un ago sulla superficie del materiale. Il cuore del cavallo di battaglia dell'imaging AFM è un cantilever con una punta affilata che devia quando incontra ondulazioni su una superficie. A causa di una forza minima richiesta per l'imaging, i cantilever AFM convenzionali possono deformare o addirittura lacerare le cellule viventi e altri materiali biologici. Mentre gli scienziati hanno fatto passi da gigante nel ridurre questa forza minima realizzando cantilever più piccoli, la forza è ancora troppo grande per visualizzare le celle ad alta risoluzione. Infatti, per l'acquisizione di immagini di oggetti più piccoli del limite di diffrazione della luce, ovvero dimensioni nanometriche:questo approccio incontra un ostacolo poiché lo strumento non è più in grado di rilevare forze minime.

Ora, però, scienziati con la Fonderia Molecolare, una struttura per gli utenti del Dipartimento dell'energia degli Stati Uniti situata presso il Berkeley Lab, hanno sviluppato cantilever di dimensioni nanometriche il cui tocco delicato potrebbe aiutare a discernere il funzionamento delle cellule viventi e di altri materiali morbidi nel loro naturale, ambiente liquido. Utilizzato in combinazione con un meccanismo di rilevamento rivoluzionario, questo nuovo strumento di imaging è sufficientemente sensibile per studiare i materiali morbidi senza le limitazioni presenti in altri cantilever.

“Sia che si tratti di sistemi biologici o di altri complessi, nanostrutture autoassemblanti, questa organizzazione sarà fatta in un liquido, "dice Paul Ashby, uno scienziato dello staff della fonderia molecolare che ha guidato questa ricerca nella struttura di imaging e manipolazione delle nanostrutture della fonderia. “Se abbiamo una sonda investigativa che eccelle in questo ambiente, potremmo immaginare le singole proteine ​​mentre funzionano sulla superficie cellulare”.

Dice Babak Sanii, un ricercatore post-dottorato in Fonderia, “Il restringimento del cantilever a dimensioni su scala nanometrica riduce drasticamente la forza che applica, ma per monitorare i movimenti di un così piccolo cantilever, avevamo bisogno di un nuovo schema di rilevamento”.

Invece di misurare la deflessione del cantilever facendovi rimbalzare un laser, Ashby e Sanii posizionano il cantilever del nanofilo nel fuoco di un raggio laser e rilevano il modello di luce risultante, individuando la posizione del nanofilo ad alta risoluzione. Il duo afferma che questo lavoro fornisce un trampolino di lancio per la costruzione di microscopi a forza atomica basati su nanofili che potrebbero essere utilizzati per studiare cellule biologiche e modellare componenti cellulari come vescicole o doppi strati. In particolare, Ashby e Sanii sperano di saperne di più sulle integrine, proteine ​​presenti sulla superficie delle cellule che mediano l'adesione e fanno parte delle vie di segnalazione legate alla crescita e alla migrazione cellulare.

“Nessuna tecnica attuale sonda l'assemblaggio e la dinamica dei complessi proteici nella membrana cellulare, "aggiunge Ashby. “Una sonda dinamica è il Santo Graal dell'imaging della materia soffice, e aiuterebbe a determinare come i complessi proteici si associano e si dissociano”.

“Rilevamento della deflessione ad alta sensibilità di nanofili, ” di Babak Sanii e Paul D. Ashby, appare in Lettere di revisione fisica .