Een team van Russische wetenschappers dat in samenwerking met internationale collega's werkte, gebruikte een nieuwe methode die visuele microscopische observaties en foto-emissiespectrumregistratie combineert om een ​​kaart te maken van de fysische en chemische toestand van een celoppervlak. Het team bestudeerde de cellen van de colonbacillus Escherichia coli die een veelbelovend materiaal zijn voor de ontwikkeling van natuurachtige technologieën. De studie werd ondersteund met een subsidie ​​van de Russian Science Foundation, en het artikel erover werd gepubliceerd in de Resultaten in Natuurkunde logboek.

Natuurachtige objectstudies zijn een zich actief ontwikkelend wetenschapsgebied op basis van het gebruik van biologische materialen. Onder andere, het omvat technologieën voor de ontwikkeling van constructies op nanoschaal op basis van biologische macromoleculen:DNA, eiwitcapsules en conjugators, en nucleoproteïnecomplexen. Echter, om dergelijke structuren te creëren, moeten wetenschappers begrijpen hoe een biologisch systeem als geheel functioneert, en ook om technologieën te hebben die een dergelijke constructie mogelijk maken, compositie en structurele fijnafstemming.

Een van de beste onderwerpen voor de ontwikkeling van deze technologieën zijn de cellen van de colonbacil E coli die gemakkelijk in laboratoriumomstandigheden kunnen worden gekweekt. De bacteriën produceren ferritine-achtige eiwitten genaamd Dps. Een van hun belangrijkste functies in een cel is de accumulatie van verschillende ijzerverbindingen (van vaste vorm en niet meer dan 5 nm groot) in het eiwitbolletje. Dergelijke moleculen kunnen worden verkregen met behulp van een lange en relatief vrij dure extractiemethode met verschillende fractioneringsmethoden. Alternatief, de E coli cellen kunnen zelf als fabriek werken voor gecontroleerde productie, vorming, vervoer, en distributie van deze eiwitten met anorganische kernen. Echter, de problemen van de fysische en chemische toestand van ijzerverbindingen, evenals hun lokale atomaire en elektronische vernauwing in de bacteriële cellen en op hun oppervlakken blijven open. Momenteel zijn er geen universele directe experimentele methoden die nauwkeurig en chemisch gevoelig genoeg zijn voor de studies van microdeeltjes op de oppervlakken van biologische structuren (bijvoorbeeld cellen).

Een team van wetenschappers van de Voronezh State University was samen met hun collega's (inclusief vertegenwoordigers van Immanuel Kant Baltic Federal University) de eersten die bacteriële cellen bestudeerden met behulp van de foto-emissie-elektronenmicroscopie (PEEM) -methode. Het stelde de onderzoekers in staat om individuen visueel te observeren E coli cellen en mogelijk om de fysieke en chemische toestand van hun oppervlakken te bestuderen. Het team bevestigde dat PEEM kwalitatief toepasbaar was voor dit type onderzoek.

"Een team van de Voronezh State University met de steun van de Russian Science Foundation gebruikte een reeks onderzoeksmethoden met hoge resolutie, waaronder röntgenfoto-elektronenspectroscopie en scanning-elektronenmicroscopie, die de efficiëntie van de gebruikte aanpak bevestigden. De resultaten die door de groep werden getoond, houden stand hoop op een breder gebruik van PEEM voor de bio-imaging van celobjecten met geïntegreerde anorganische nanodeeltjes. PEEM kan worden gebruikt om anorganische insluitsels op het celoppervlak in kaart te brengen, dat wil zeggen om informatie te krijgen over welke atomen en in welke toestand zich op microscopische schaal op het membraan van een bacteriële cel bevinden. Röntgenfoto-elektronenspectroscopietechniek werd toegepast met behulp van het National Research Center Kurchatov Institute opslagringsynchrotronstraling, " zei het hoofd van het project, Universitair hoofddocent Sergey Turishchev.

"In de toekomst zijn we van plan om het oplossend vermogen van deze aanpak te vergroten om nauwkeurige gegevens te kunnen verkrijgen over het oppervlak van afzonderlijke cellen of zelfs specifieke gebieden daarop. Bovendien, we willen de toepassing van deze methode niet alleen overwegen op bacteriële cellen met vrij resistente membranen, maar ook voor eukaryote cellen, " merkte Sergey Antipov op, Universitair hoofddocent en hoofd van de wetenschappelijke groep Molecular Biophysics and Bionanotechnologies aan de School of Life Sciences, Immanuel Kant Baltische Federale Universiteit.