(Phys.org) —Un pallone d'acqua al grafene potrebbe presto aprire nuove prospettive agli scienziati che cercano di comprendere la salute e la malattia al livello più fondamentale.

I microscopi elettronici forniscono già immagini incredibilmente chiare di campioni di pochi nanometri di diametro. Ma se vuoi dare un'occhiata ai tessuti viventi, guarda di nuovo.

"Non puoi mettere liquidi in un microscopio elettronico, "dice Tolou Shokuhfar, dell'Università tecnologica del Michigan. "Così, se hai un campione idratato - e tutti gli esseri viventi sono idratati - devi congelarlo, come un mirtillo in un cubetto di ghiaccio, e tagliarlo in un milione di pezzi sottili, quindi gli elettroni possono passare. Solo allora puoi immaginarlo per vedere cosa sta succedendo".

Dopo tale trattamento, il mirtillo non è quello che era, e nemmeno il tessuto umano. Shokuhfar, un assistente professore di ingegneria meccanica-ingegneria meccanica, si chiedeva se potesse esserci un modo per rendere i microscopi elettronici più amichevoli con i campioni biologici. Quel modo, potresti avere una visione molto migliore di ciò che sta realmente accadendo a livello subcellulare.

Così si è unita ai colleghi dell'Università dell'Illinois-Chicago (UIC), e insieme hanno trovato un modo. "Non hai bisogno di congelare il mirtillo, non è necessario affettarlo con un coltello diamantato, " ha detto. "Hai appena messo nel microscopio elettronico, e puoi scendere e vedere gli atomi."

Il trucco consisteva nell'incapsulare il campione in modo che tutta l'acqua rimanesse ferma mentre gli elettroni passavano liberamente. Fare quello, Il gruppo, compreso Robert F. Klie, professore associato di fisica e ingegneria meccanica e industriale presso l'UIC, e lo studente laureato UIC Canhui Wang, trasformato in grafene.

"Il grafene è solo un singolo strato di atomi di carbonio, e gli elettroni possono attraversarlo facilmente, ma l'acqua no, " disse Klie. "Se metti una goccia d'acqua sul grafene e la riempi di grafene, forma questo piccolo palloncino d'acqua." Il grafene è abbastanza forte da trattenere l'acqua all'interno, anche nel vuoto di un microscopio elettronico.

Il team ha provato la loro tecnica su una sostanza biochimica che svolge un ruolo importante nella salute umana:la ferritina. "È una proteina che immagazzina e rilascia ferro, che è fondamentale per molte funzioni del corpo, e se la ferritina non funziona bene, potrebbe contribuire a molte malattie, compreso l'Alzheimer e il cancro, " ha detto Shokuhfar.

Il team ha preparato un panino microscopico, con ferritina immersa nell'acqua come ripieno e grafene come pane, e sigillato i bordi. Quindi, utilizzando un microscopio elettronico a scansione a trasmissione, hanno catturato una varietà di immagini che mostrano la struttura atomica della ferritina. Inoltre, hanno usato un tipo speciale di spettroscopia per identificare varie strutture atomiche ed elettroniche all'interno della ferritina. Quelle immagini hanno mostrato che la ferritina stava rilasciando ferro e ne ha individuato la forma specifica.

Se la tecnica fosse utilizzata per confrontare la ferritina prelevata da tessuto malato con la ferritina sana, potrebbe fornire nuove intuizioni sulla malattia a livello molecolare. Queste scoperte potrebbero portare a nuovi trattamenti. "Credo che questo ci consentirà di identificare le firme della malattia nella ferritina e in molte altre proteine, " ha detto Shokuhfar.