Con ogni giorno che passa, la tecnologia umana diventa più raffinata e diventiamo leggermente più attrezzati per approfondire i processi biologici e le strutture molecolari e cellulari, acquisendo così una maggiore comprensione dei meccanismi alla base di malattie come il cancro, Alzheimer, e altri.

Oggi, nanoimmagini, una di queste tecnologie all'avanguardia, è ampiamente utilizzato per caratterizzare strutturalmente componenti subcellulari e molecole cellulari come colesterolo e acidi grassi. Ma non è senza i suoi limiti, come Professor Dae Won Moon del Daegu Gyeongbuk Institute of Technology (DGIST), Corea, scienziato capo in un recente studio innovativo che fa avanzare il campo, spiega:"La maggior parte delle tecniche di nanoimaging avanzate utilizzano fasci di elettroni o ioni accelerati in ambienti ad altissimo vuoto. Per introdurre le cellule in tale ambiente, bisogna fissarli chimicamente e fisicamente congelarli o asciugarli. Ma tali processi deteriorano la composizione e la distribuzione molecolare originale delle cellule".

Il prof. Moon e il suo team volevano trovare un modo per evitare questo deterioramento. "Volevamo applicare tecniche avanzate di nanoimaging in ambienti ad altissimo vuoto a cellule viventi in soluzione senza alcun trattamento chimico e fisico, nemmeno la colorazione a fluorescenza, ottenere informazioni biomolecolari intrinseche che è impossibile ottenere utilizzando tecniche di bioimmagine convenzionali, "Dottor Heejin Lim, un membro chiave del gruppo di ricerca, spiega. La loro nuova soluzione è pubblicata in Metodi della natura .

La loro tecnica prevede il posizionamento di cellule umide su un substrato umido rivestito di collagene con microfori, che a sua volta si trova sopra un serbatoio di terreno di coltura cellulare. Le cellule vengono poi ricoperte con un singolo strato di grafene. È il grafene che dovrebbe proteggere le cellule dall'essiccazione e le membrane cellulari dalla degradazione.

Attraverso la microscopia ottica, gli scienziati hanno confermato che, quando preparato in questo modo, le cellule rimangono vitali e vive fino a dieci minuti dopo essere state poste in un ambiente ad altissimo vuoto. Gli scienziati hanno anche eseguito nanoimaging, nello specifico, imaging di spettrometria di massa di ioni secondari, in questo ambiente per un massimo di 30 minuti. Le immagini che hanno catturato nei primi dieci minuti dipingono un'immagine altamente dettagliata (submicrometrica) della vera distribuzione intrinseca dei lipidi nei loro stati nativi nelle membrane cellulari; per questa durata, le membrane non hanno subito distorsioni significative.

Anche con questo metodo però, una cascata di collisioni di fasci ionici in un punto del film di grafene può creare un foro abbastanza grande da consentire la fuoriuscita di alcune particelle lipidiche. Ma mentre si verifica questa degradazione della membrana cellulare, non è significativo entro la finestra di dieci minuti e non c'è perdita di soluzione. Ulteriore, le molecole di grafene reagiscono con le molecole d'acqua per autoripararsi. Così, globale, questo è un ottimo modo per conoscere le molecole della membrana cellulare nel loro stato nativo in alta risoluzione.

"Immagino che la nostra tecnica innovativa possa essere ampiamente utilizzata da molti laboratori di imaging biomedico per bioanalisi più affidabili delle cellule e, infine, per superare malattie complesse, "dice il prof. Moon.

Questa innovazione diventerà la norma? Solo il tempo lo dirà!