De visualisatietechniek van röntgenkristallen is al meer dan honderd jaar bekend. Terwijl het steeds beter wordt, het is buitengewoon moeilijk om stralen te focussen op objecten die onzichtbaar zijn voor het blote oog, zoals eiwitten. Echter, om een ​​duidelijk beeld te krijgen en de structuur van een kristal effectief te visualiseren, een monster moet correct worden geplaatst. Een internationaal team van wetenschappers stelde een optisch systeem voor om een ​​eiwitkristal in röntgenstralen te helpen zien en in het midden van een straal te plaatsen. De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in de structurele biologie logboek.

Tijdens kristallisatie worden atomen gerangschikt in een 3D-rooster dat op een specifieke manier is gestructureerd. De afstanden tussen de atomen in dat rooster worden bepaald door de atomen zelf. De röntgengolflengte is vergelijkbaar met interatomaire afstanden, zodat de stralen op de vlakken kunnen worden gebroken. Door dit effect kan men kristalstructuur analyseren. De röntgenfoto's tonen de afstanden tussen de vlakken. Op basis van deze informatie is het mogelijk om te bepalen welke atomen zich in het rooster bevinden en hoe ze met elkaar omgaan. In eiwitonderzoeken bijvoorbeeld bij het zoeken naar nieuwe medicijnen, hun structuur kan worden bepaald op het niveau van basisatomaire groepen (aminozuren).

Het belangrijkste probleem van röntgenkristallografie is dat microscopisch kleine eiwitkristallen erg moeilijk te positioneren zijn in het midden van een röntgenstraal, en daarom kan dat röntgendiffractiebeeld wazig zijn. Bovendien, als de exacte positie van een kristal onbekend is, men moet het hele monster scannen. Dit verlengt de tijd van blootstelling aan zeer intensieve röntgenstraling. Biologische moleculen beginnen bij die blootstelling te denatureren.

Een internationaal team van wetenschappers ontwikkelde een optisch systeem waarmee men een monster in röntgenstralen kan zien en zijn positie en oriëntatie ten opzichte van de straal kan onderscheiden. Net als bij een gewone optische microscoop kan hij het monster verplaatsen, de straalintensiteit aanpassen, en focus de straal. Een dergelijk systeem kan de analysetijd aanzienlijk verkorten en zo de integriteit van de moleculen behouden. Wetenschappers hebben aangetoond hoe het systeem werkt aan het voorbeeld van een kristal van het antibacteriële eiwit lysozym. De kwaliteit van röntgendiffractiebeelden bleek veel hoger te zijn na positionering van het monster in de röntgenbundel.

"Ons systeem wordt nu met succes gebruikt in het internationale onderzoekscentrum door de DESY-synchrotron in Hamburg, waar de laboratoria van 's werelds toonaangevende universiteiten hun kristalstructuurstudies uitvoeren. In de toekomst, we zijn van plan het kristalpositioneringsproces te automatiseren met behulp van neurale netwerken, " zei prof. Anatoly Snigirev, het hoofd van het Wetenschaps- en Onderzoekscentrum "Coherent X-Ray Optics for Megascience Installations, " aan de Kant Baltic Federal University.