I ricercatori della LMU semplificano il microscopio MINFLUX e sono riusciti a differenziare molecole estremamente vicine tra loro e a tracciarne le dinamiche.

Solo pochi anni fa, un limite di risoluzione apparentemente fondamentale nella microscopia ottica è stato superato, una svolta che nel 2014 ha portato al Premio Nobel per la chimica per la microscopia a super risoluzione. Da allora, c'è stato un altro salto di qualità in questo settore, che ha ulteriormente ridotto il limite di risoluzione a livello molecolare (1 nm).

Gli scienziati della LMU di Monaco e dell'Università di Buenos Aires sono ora riusciti a discriminare tra molecole che sono estremamente vicine tra loro e persino a seguire le loro dinamiche indipendentemente l'una dall'altra.

Ciò è stato ottenuto con il nuovo metodo p-MINFLUX perfezionando e semplificando il microscopio MINFLUX di recente sviluppo necessario per una risoluzione di 1 nm. Funzioni aggiuntive permettono anche di distinguere i tipi di molecole osservate. Il metodo p-MINFLUX interroga la posizione di ogni molecola marcata con fluorescenza posizionando un fuoco laser vicino alla molecola. L'intensità della fluorescenza serve come misura della distanza tra la molecola e il centro del fuoco laser. L'esatta posizione della molecola può quindi essere ottenuta tramite triangolazione alterando sistematicamente il centro del fuoco laser rispetto alla molecola.

I gruppi guidati dal professor Philip Tinnefeld (LMU) e dal professor Fernando Stefani (Buenos Aires) hanno intercalato gli impulsi laser nel tempo in modo che potessero passare da una posizione focale all'altra alla massima velocità possibile. Inoltre, utilizzando l'elettronica veloce, è stata ottenuta una risoluzione temporale nell'intervallo dei picosecondi, che corrisponde alle transizioni elettroniche all'interno delle molecole. In altre parole, i limiti del microscopio sono determinati esclusivamente dalle proprietà di fluorescenza dei coloranti utilizzati.

Nella presente pubblicazione, gli scienziati sono riusciti a dimostrare che il nuovo metodo p-MINFLUX consente la distribuzione locale della durata della fluorescenza, la variabile misurata più importante per caratterizzare l'ambiente dei coloranti, con una risoluzione di 1 nm. Philip Tinnefeld spiega:"Con p-MINFLUX sarà possibile scoprire strutture e dinamiche a livello molecolare fondamentali per la nostra comprensione dei processi di trasferimento di energia fino alle reazioni biomolecolari".

Questo progetto è stato finanziato dalla German Research Foundation (Cluster of Excellence e-conversion, SFB1032), il Consiglio per la Ricerca Scientifica e Tecnologica (CONICET) e l'Agenzia Nazionale per la Promozione della Ricerca, Sviluppo tecnologico e innovazione (ANPCYT) in Argentina. Il Prof. Stefani è il vincitore del Premio Georg Forster della Fondazione Alexander von Humboldt e, in questo ruolo, uno scienziato ospite regolare in chimica fisica alla LMU di Monaco.