Le nanoparticelle d'oro illuminano i coloranti fluorescenti che i ricercatori usano per evidenziare e studiare le proteine, batteri e altre cellule, ma le nanoparticelle introducono anche un artefatto che fa sembrare il colorante rimosso dal bersaglio che sta illuminando.

Ora, un team dell'Università del Michigan ha determinato come spiegare la discrepanza tra dove sembra essere il colorante fluorescente e dove si trova la sua posizione effettiva.

Quando i ricercatori vogliono capire come le proteine ​​interagiscono tra loro, come funzionano i batteri o come le cellule crescono e si dividono, usano spesso coloranti fluorescenti. Questo approccio al microscopio può essere ulteriormente migliorato con le nanoparticelle. Ma un artefatto introdotto dalle nanoparticelle fa apparire il colorante al microscopio fino a 100 nanometri di distanza dalla proteina o dai batteri a cui è direttamente legato.

Questo "effetto scooching" presenta un problema:100 nanometri possono sembrare una misura infinitesimale, ma se una proteina è essa stessa lunga solo un nanometro, un ricercatore potrebbe non essere in grado di dire se una proteina sta interagendo con un'altra proteina o semplicemente la sta guardando dall'equivalente dell'estremità opposta di un campo di calcio.

"Negli ultimi cinque anni, noi e altri abbiamo notato che la tintura, invece di essere nella posizione in cui sembra essere al microscopio, è effettivamente separato da quella posizione, " ha detto l'autore principale Julie Biteen, professore associato presso il Dipartimento di Chimica U-M. "La scoperta entusiasmante che abbiamo fatto in questo articolo è misurare la distanza tra dove sembra che quel colorante si trovi nelle immagini prodotte dai nostri microscopi ad alta risoluzione, e dove si trova effettivamente quel colorante."

La scoperta dei chimici consente loro di calcolare esattamente dove si trova un colorante per individuare con maggiore precisione la posizione della proteina o dei batteri che stanno studiando. Questo metodo potrebbe aiutare i ricercatori a capire meglio come le proteine ​​interagiscono in condizioni di malattia, Per esempio.

Per misurare meglio l'artefatto, Bing Fu, che ha condotto la ricerca nel laboratorio di Biteen ed è ora borsista post-dottorato presso la Cornell University, ha usato un approccio un po' inaspettato:ha circondato le nanoparticelle d'oro con il DNA, e incorporato il colorante all'interno del DNA. Il DNA ha una struttura molto rigida, Bite ha detto, in modo che il colorante rimanesse sicuramente piantato dove Fu l'ha messo. L'oro è anche non tossico per l'uso in applicazioni biologiche, e fa una buona antenna, che consente a Biteen di illuminare la fluorescenza del colorante.

Quindi, il team ha utilizzato una tecnica microscopica molto potente, chiamata "microscopia a super risoluzione", per misurare in modo sensibile e preciso dove sembrava essere il colorante. Questa misurazione è stata confrontata con la posizione effettiva del colorante nell'assemblaggio del DNA accuratamente controllato. Questa nuova misurazione della discrepanza tra posizione apparente e effettiva consentirà loro di osservare le posizioni di proteine ​​o batteri l'una rispetto all'altra in progetti futuri.

"Quello che voglio essere in grado di fare è rilevare anche una singola molecola di proteina, in modo che possiamo vedere se solo una parte di una popolazione è diversa, " Biteen ha detto. "Dal punto di vista medico, molte malattie iniziano da un numero molto piccolo di cellule o proteine ​​che vanno male. Con questo test ad alta sensibilità, potresti essere in grado di eseguire questo tipo di rilevamento precoce con un piccolo segnale."

Attualmente, Il laboratorio di Biteen sta usando la tecnica raffinata per studiare le cellule di Vibrio cholerae che causano la malattia del colera.

"Stiamo esaminando le proteine ​​che producono la tossina del colera, determinare come la tossina del colera viene prodotta in condizioni di virulenza, e pensando a potenziali terapie per il colera, " Disse Bite.

Lo studio appare online in ACS Nano , una pubblicazione dell'American Chemical Society.