I progressi nella comprensione del movimento rotatorio nelle cellule viventi possono aiutare i ricercatori a far luce sulle cause di malattie mortali, come l'Alzheimer, secondo Ning Fang, uno scienziato associato presso l'Ames Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti e membro di facoltà presso la Iowa State University.

In un articolo intitolato "Resolving Rotational Motions of Nano-objects in Engineered Environments and Live Cells with Gold Nanorods and Differential Interference Contrast Microscopy" pubblicato nel numero del 2 novembre del Giornale della Società Chimica Americana , e un articolo in stampa in ACS Nano , Fang e il suo team di ricerca scrivono sull'influenza della microscopia a contrasto di interferenza differenziale sulla rivelazione del movimento delle nanoparticelle nelle cellule viventi.

Nel corpo umano, numerose nanomacchine biologiche svolgono diverse funzioni. Ma secondo Fang, gli scienziati hanno solo una comprensione limitata di come funzionano queste nanomacchine, soprattutto negli ambienti cellulari. E poiché il malfunzionamento di una qualsiasi di queste nanomacchine può portare a malattie, come l'Alzheimer, c'è un grande bisogno di nuove tecniche per aiutare a studiare la composizione, dinamiche e meccanismi di funzionamento di queste nanomacchine.

Per capire come funzionano queste nanomacchine, gli scienziati esaminano vari tipi di movimento nelle nanomacchine che sono essenziali per la loro funzione. Movimento traslatorio, o movimento in cui viene modificata la posizione di un oggetto, possono essere monitorati attraverso una varietà di tecniche attuali. Però, movimento rotatorio, che è importante e fondamentale quanto il moto traslatorio, era in gran parte sconosciuto a causa di limitazioni tecniche.

Tecniche precedenti, come il tracciamento delle particelle o la polarizzazione della fluorescenza a molecola singola, consentito solo la risoluzione del movimento rotatorio in vitro, come in una capsula di Petri. Nella loro ricerca, Il gruppo di Fang è andato oltre lo studio dei movimenti nell'ambiente in vitro, fino all'imaging del movimento rotatorio in vivo, o cellula viva, ambiente.

Per fare questo, si affidano all'uso di nanotubi d'oro, che misurano solo 25 x 73 nanometri (un fascio ben imballato di 1000 nanobarre ha lo stesso diametro di un capello umano). Nelle cellule vive, questi nanotubi non tossici diffondono la luce in modo diverso a seconda del loro orientamento. Utilizzando una tecnica chiamata microscopia a contrasto di interferenza differenziale, o DIC, Il team di Fang può catturare sia l'orientamento che la posizione delle nanobarre d'oro oltre all'immagine ottica della cellula e, così, rivelano il movimento 5D di una particella (3 coordinate spaziali e 2 angoli di orientamento) all'interno delle cellule viventi.

"L'immaginazione DIC di questo nanorod d'oro ci aiuta a darci un'elevata risoluzione angolare, "dice Fang.

"Questa nuova tecnica apre le porte alla comprensione del meccanismo di funzionamento delle nanomacchine viventi rivelando i loro complessi movimenti interni, " ha detto Fang. "Studiare i movimenti di rotazione su scala nanometrica all'interno di una cellula vivente è solo qualcosa che non è mai stato fatto prima." Ha aggiunto che la comprensione di questo movimento di rotazione è importante nella lotta contro le malattie, come l'Alzheimer, perché può aiutare gli scienziati a capire meglio come i neuroni sono influenzati dall'ambiente.