Een unieke elektronenmicroscoop, een nieuwe weg inslaan op het gebied van biologische beeldvorming, wordt vandaag geïnstalleerd in het Rosalind Franklin Institute in het VK. De machine is in staat om biologische monsters af te beelden met tot wel een miljoen frames per seconde, duizend keer sneller dan de huidige standaard.

Het is de eerste van drie instrumenten die samen met de fabrikant van de elektronenmicroscoop worden ontwikkeld, JEOL Ltd, en is verscheept naar het Verenigd Koninkrijk vanuit het hoofdkantoor van het bedrijf in Japan.

'Ruska' gaat werken met biologische monsters, zowel cryogeen ingevroren als in vloeistoffen, waarmee beeldvorming van bewegende moleculen mogelijk wordt. Door hoge snelheden te combineren met vloeibare cellen, de Ruska-microscoop zal in staat zijn om eiwitten te 'filmen' terwijl ze zich vouwen of medicijnen af ​​te beelden die in wisselwerking staan ​​met andere moleculen. Voor cryogeen ingevroren monsters, de frames die worden vastgelegd terwijl de straal door het monster gaat, zullen de creatie van 3D-modellen van biologische structuren mogelijk maken, zoals virussen of eiwitten.

Het Correlated Imaging Team van The Franklin heeft een benadering gekozen die veel wordt gebruikt in de natuurwetenschappen en heeft deze aangepast voor gebruik in biologische beeldvorming. De techniek levert beelden met een hoger contrast dan traditionele transmissie-elektronenmicroscopie (TEM) beeldvorming, maar wordt vaker gebruikt met materialen zoals halfgeleiders of katalysatoren.

Gecorreleerd Imaging adjunct-directeur, Dr. Judy Kim zei:"We hebben in eerste experimenten al laten zien dat we deze techniek kunnen gebruiken om naar biologisch materiaal te kijken. Maar de machine die we gebruikten was niet geoptimaliseerd voor dit soort monsters. Met de nieuwe machines, dan kunnen we de techniek verder verfijnen. We kunnen ook heel snel rennen, om gegevens op te nemen met bijna een miljoen frames per seconde, wat de stralingsschade die zichtbaar is op het monster zal verminderen."

De machines behoren tot de eerste apparatuur die is geïnstalleerd in het nieuwe gebouw van Franklin op de Harwell Campus in de buurt van Oxford, die later dit jaar volledig opengaat.

Voor de elektronenmicroscopen is een specialistisch gebied gecreëerd dat trillingen minimaliseert, magnetische velden en akoestische ruis en is ook zeer zorgvuldig temperatuurgecontroleerd.

Gecorreleerd Imaging Director, Professor Angus Kirkland legde uit, "We kijken naar kenmerken die kleiner zijn dan de golflengte van normaal zichtbaar licht, dus zelfs kleine trillingen of veranderingen in temperatuur kunnen ervoor zorgen dat dingen gaan bewegen. De machines moeten zich in een streng gecontroleerde omgeving bevinden, dus als we ze bedienen, wat we op afstand doen, er is geen risico op inmenging van de omgeving."

Het zal enkele maanden werk vergen om de instrumenten volledig in gebruik te nemen en te kalibreren zodra ze in hun nieuwe huis zijn geïnstalleerd. Een team van vier gaat fulltime aan de slag met de microscopen, waaronder onderzoekers met een achtergrond in zowel natuurwetenschappen als biologische wetenschappen. In aanvulling, onderzoekers van de verschillende partnerinstellingen van Franklin zullen blijven werken aan specifieke aspecten van de nieuwe technologie en processen, zoals vloeibare cellen.

Voor professor Kirkland en dr. Kim, de komst van de machines brengt zowel een gevoel van opluchting als anticipatie.

Dr. Kim zei, "Tot nu, we zijn zoveel van plan geweest, dus om het allemaal samen te laten komen en de machines te zien aankomen is echt geweldig. We weten dat deze instrumenten zullen werken, dus we moeten alleen nog uitvinden tot welk niveau. Hoe snel zullen we kunnen gaan, of tot welke resolutie? Het is echt heel spannend."

Professor Kirkland was het daarmee eens. "De afgelopen vijf jaar stonden vooral in het teken van het ontwerpen van instrumenten en het bouwen van platforms. Maar de komende vijf jaar gaat het erom die te gebruiken om echt opwindende wetenschap te doen. We kunnen niet wachten om te beginnen."