Alors que l'imagerie structurelle à l'échelle nanométrique des cellules est désormais possible, un enregistrement direct de la composition chimique de ces domaines fait défaut. Une nouvelle technique a été créée par des scientifiques du Beckman Institute for Advanced Science and Technology pour "voir" les détails complexes et la composition chimique d'une cellule humaine avec une clarté et une précision inégalées. Leur méthode aborde l'identification des signaux d'une manière unique et contre-intuitive.
Rohit Bhargava, professeur de bio-ingénierie à la Université de l'Illinois Urbana-Champaign qui a dirigé l'étude, a déclaré, "Maintenant, nous pouvons voir l'intérieur des cellules avec une résolution beaucoup plus fine et avec des détails chimiques significatifs plus facilement que jamais. Ce travail ouvre de nombreuses possibilités, y compris une nouvelle façon d'examiner les aspects chimiques et physiques combinés qui régissent le développement humain et la maladie.
Ce nouveau travail s'inspire des dernières avancées de l'imagerie chimique.
L'exposition d'une cellule à la lumière infrarouge augmente sa température et conduit à expansion cellulaire. Nous pouvons comparer un caniche à un banc de parc pour voir que deux objets n'absorbent pas les longueurs d'onde infrarouges de la même manière. Les lunettes de vision nocturne montrent également que les objets plus chauds génèrent des signatures IR plus fortes que les plus froids. La même chose est vraie à l'intérieur d'une cellule, où plusieurs types de molécules libèrent une signature chimique particulière et absorbent la lumière infrarouge à une longueur d'onde différente. Les scientifiques peuvent identifier l'emplacement de chacun en analysant par spectroscopie les schémas d'absorption.
Au lieu d'analyser les modèles d'absorption comme un spectre de couleurs, les scientifiques ont interprété les ondes infrarouges avec un détecteur de signal : un minuscule faisceau fixé au microscope à une extrémité, avec une pointe fine qui racle la surface de la cellule comme l'aiguille nanométrique d'un tourne-disque.
Après l'expansion de la cellule, le mouvement du détecteur de signal devient plus exagéré et génère du « bruit » : ce qu'on appelle de l'électricité statique qui empêche des mesures chimiques précises.
Bhargava a dit, « C'est une approche intuitive parce que nous sommes conditionnés à penser que des signaux plus importants sont meilleurs. Nous pensons que plus le signal IR est fort, plus la température d'une cellule augmente, plus elle se dilate et plus elle sera facile à voir.
Seth Kenkel, chercheur postdoctoral dans le laboratoire du professeur Bhargava et auteur principal de l'étude, a déclaré : "C'est comme monter le cadran d'une station de radio statique - la musique devient plus forte, mais le statique aussi."
"En d'autres termes, quelle que soit la puissance du signal IR, la qualité de l'imagerie chimique ne pouvait pas progresser."
"Nous avions besoin d'une solution pour empêcher le bruit d'augmenter parallèlement au signal."
Au lieu de concentrer leurs énergies sur le signal infrarouge le plus fort possible, les scientifiques ont commencé à expérimenter le plus petit signal qu'ils pouvaient gérer, s'assurant qu'ils pouvaient mettre en œuvre efficacement leur solution avant d'augmenter la force.
Kenkel a affirmé Valérie Plante., "Bien que "contre-intuitif", commencer petit nous a permis d'honorer une décennie de recherche en spectroscopie et de jeter les bases essentielles pour l'avenir du domaine."
L'approche permet une imagerie chimique et structurelle à haute résolution des cellules à l'échelle nanométrique - une échelle 100,000 XNUMX fois plus petite qu'un brin de de gamme. Plus important encore, cette technique est exempte de molécules de marquage ou de teinture fluorescentes pour augmenter leur visibilité au microscope.
Journal de référence:
- Seth Kenkel, Mark Gryka, et al. Imagerie chimique de l'ultrastructure cellulaire par des mesures spectroscopiques infrarouges à déviation nulle. PNAS. EST CE QUE JE: 10.1073 / pnas.2210516119
