Bastonul de măsurare moleculară ar putea avansa microscopia de super-rezoluție – Physics World

Dacă doriți să măsurați un obiect de zi cu zi, puteți utiliza o riglă - o bucată de material cu o lungime fixă ​​și diviziuni marcate în mod regulat. Datorită unui nou dispozitiv numit PicoRuler, același principiu de măsurare poate fi aplicat acum obiectelor minuscule, cum ar fi celulele și moleculele. Dezvoltat de cercetătorii de la Julius-Maximilians Universität (JMU) Würzburg din Germania, miniacul de măsurare funcționează în medii biologice și ar putea fi folosit pentru a testa capacitatea tehnicilor de microscopie de super-rezoluție de a imagini obiecte cu lungimea mai mică de 10 nm.

Microscopia de super-rezoluție bazată pe imagistică prin fluorescență s-a dezvoltat rapid în ultimii 20 de ani. Acum este o rutină ca astfel de metode să rezolve structuri mici de câțiva nanometri – mult sub limita de difracție pentru microscopia convențională cu lumină vizibilă.

Pentru a împinge aceste tehnici mai departe, cercetătorii au nevoie de structuri de referință pentru a calibra performanțele microscoapelor lor. Principala metodă de calibrare utilizată în prezent se bazează pe structuri origami ADN artificial. Acestea pot fi sintetizate pentru a transporta mai mulți fluorofori în poziții bine definite, la mai puțin de 10 nm unul de celălalt, permițându-le să acționeze ca niște rigle pentru imagini sub 10 nm. Problema este că origami ADN este foarte încărcat negativ și, prin urmare, nu poate fi utilizat în mediile de imagistică celulară biologică din lumea reală.

Făcând clic pe loc

Condus de biotehnologi Markus Sauer și Gerti Beliu, echipa JMU a dezvoltat o alternativă biocompatibilă bazată pe o proteină din trei părți numită antigen nuclear proliferativ al celulelor (PCNA). Prin introducerea de aminoacizi sintetici pe această proteină în poziții precis definite, distanțate la 6 nm unul de celălalt, au făcut posibil ca moleculele de colorant fluorescent să facă clic chimic pe ea într-un mod eficient. Această nouă structură le-a permis să testeze rezoluția unei tehnici cunoscute sub numele de acumulare de puncte bazată pe ADN pentru imagistica în topografie la scară nanometrică (DNA-PAINT) până la 6 nm. Sauer spune că ar putea fi importantă și pentru alte tehnici, cum ar fi microscopia directă de reconstrucție optică stocastică (dSTORM), MINFLUX sau MINSTED.

„Aceste tehnici avansate de microscopie pot atinge rezoluții spațiale în intervalul de câțiva nanometri, iar noua riglă va servi ca instrument de calibrare pentru a verifica și îmbunătăți acuratețea lor”, spune el.

Explorarea structurii celulare din interior

Cercetătorii caută acum să-și optimizeze rigla pentru utilizarea în diferite medii biologice, inclusiv în celulele vii. O altă direcție de dezvoltare, spune Sauer, ar putea fi furnizarea PicoRulers direct în celule prin tehnici precum microinjecția sau funcționalizarea cu peptide care pătrund în celule. Dispozitivele ar putea fi astfel folosite pentru a explora structura unei celule din interior, dobândind cunoștințe care ar putea avansa biologia celulară și ar putea aduce o mai bună înțelegere a bolilor și a căilor de dezvoltare a medicamentelor.

„Echipa noastră se concentrează, de asemenea, pe extinderea gamei de biomolecule care pot fi folosite ca PicoRulers”, spune Sauer. Lumea fizicii. „În acest scop, vom analiza diferite proteine ​​și alte complexe biologice. Suntem convinși că dezvoltarea PicoRuler-ului nostru marchează un pas semnificativ înainte în domeniul microscopiei de super-rezoluție, oferind un instrument valoros pentru explorarea structurilor celulare și moleculare la rezoluții fără precedent.”

PicoRuler este descris în Materiale avansate.

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Împuterniciți-vă. Accesați Aici.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Mediu inconjurator, Solar, Managementul deșeurilor. Accesați Aici.
• PlatoHealth. Biotehnologie și Inteligență pentru studii clinice. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/molecular-measuring-stick-could-advance-super-resolution-microscopy/