piccolo e veloce, i virus sono difficili da catturare su video. Ora i ricercatori della Princeton University hanno ottenuto uno sguardo senza precedenti su una particella simile a un virus mentre cerca di entrare e infettare una cellula. La tecnica che hanno sviluppato potrebbe aiutare gli scienziati a saperne di più su come somministrare farmaci tramite nanoparticelle, che hanno all'incirca le stesse dimensioni dei virus, e su come prevenire il verificarsi di infezioni virali.

Il video rivela una particella simile a un virus che sfreccia in giro in un rapido, modo irregolare fino a quando non incontra una cella, rimbalza e scivola lungo la superficie, e o si alza di nuovo o, in molto meno tempo di quanto ci vuole per battere ciglio, scivola all'interno della cellula. L'opera è stata pubblicata in Nanotecnologia della natura .

"La sfida nell'imaging di questi eventi è che i virus e le nanoparticelle sono piccoli e veloci, mentre le cellule sono relativamente grandi e immobili, " ha detto Kevin Welsher, un ricercatore post-dottorato nel Dipartimento di Chimica di Princeton e primo autore dello studio. "Ciò ha reso molto difficile catturare queste interazioni".

Il problema può essere paragonato alla ripresa di un video di un colibrì mentre vaga per un vasto giardino, disse Haw Yang, professore associato di chimica e consigliere di Welsher. Metti a fuoco la fotocamera sul colibrì in rapido movimento, e lo sfondo sarà sfocato. Concentrati sullo sfondo, e l'uccello sarà sfocato.

I ricercatori hanno risolto il problema utilizzando due fotocamere, uno che si è agganciato alla nanoparticella simile a un virus e l'ha seguita fedelmente, e un altro che filmava la cellula e l'ambiente circostante.

Mettere insieme le due immagini ha prodotto un livello di dettaglio sul movimento delle particelle di dimensioni nanometriche che non è mai stato raggiunto prima, ha detto Yang. Prima di questo lavoro, Egli ha detto, l'unico modo per vedere piccoli oggetti con una risoluzione simile era usare una tecnica chiamata microscopia elettronica, che richiede l'uccisione della cellula.

"Ciò che Kevin ha fatto di veramente diverso è che può catturare una visione tridimensionale di una particella delle dimensioni di un virus che attacca una cellula vivente, considerando che la microscopia elettronica è in due dimensioni e su cellule morte, " Yang ha detto. "Questo ci dà un livello di comprensione completamente nuovo."

Oltre a visualizzare semplicemente le buffonate della particella, i ricercatori possono utilizzare la tecnica per mappare i contorni della superficie cellulare, che è irregolare con proteine ​​che spingono verso l'alto da sotto la superficie. Seguendo il movimento della particella lungo la superficie della cellula, i ricercatori sono stati in grado di mappare le sporgenze, proprio come una persona cieca potrebbe usare le sue dita per costruire l'immagine del volto di una persona.

"Seguire il movimento della particella ci ha permesso di tracciare strutture molto fini con una precisione di circa 10 nanometri, che in genere è disponibile solo con un microscopio elettronico, " Ha detto Welsher. (Un nanometro è un miliardesimo di metro e circa 1000 volte più piccolo della larghezza di un capello umano.) Ha aggiunto che misurare i cambiamenti nella velocità della particella ha permesso ai ricercatori di dedurre la viscosità dell'ambiente extracellulare appena sopra la superficie cellulare.

La tecnologia ha potenziali vantaggi sia per la scoperta di farmaci che per la scoperta scientifica di base, ha detto Yang. "Riteniamo che questo avrà un impatto sullo studio di come le nanoparticelle possono fornire farmaci alle cellule, potenzialmente portando ad alcune nuove linee di difesa nelle terapie antivirali, " ha detto. "Per la ricerca di base, ci sono una serie di domande che ora possono essere esplorate, come il modo in cui un recettore sulla superficie cellulare interagisce con una particella virale o con un farmaco".

Welsher added that such basic research could lead to new strategies for keeping viruses from entering cells in the first place.

"If we understand what is happening to the virus before it gets to your cells, " said Welsher, "then we can think about ways to prevent infection altogether. It is like deflecting missiles before they get there rather than trying to control the damage once you've been hit."

To create the virus-like particle, the researchers coated a miniscule polystyrene ball with quantum dots, which are semiconductor bits that emit light and allow the camera to find the particle. Prossimo, the particle was studded with protein segments known as Tat peptides, derived from the HIV-1 virus, which help the particle find the cell. The width of the final particle was about 100 nanometers.

The researchers then let loose the particles into a dish containing skin cells known as fibroblasts. One camera followed the particle while a second imaging system took pictures of the cell using a technique called laser scanning microscopy, which involves taking multiple images, each in a slightly different focal plane, and combining them to make a three-dimensional picture.