Met elke dag die voorbijgaat, menselijke technologie wordt verfijnder en we worden iets beter uitgerust om dieper in biologische processen en moleculaire en cellulaire structuren te kijken, daardoor een beter begrip krijgen van de mechanismen die ten grondslag liggen aan ziekten zoals kanker, Alzheimer, en anderen.

Vandaag, nanobeeldvorming, een dergelijke geavanceerde technologie, wordt veel gebruikt om subcellulaire componenten en cellulaire moleculen zoals cholesterol en vetzuren structureel te karakteriseren. Maar het is niet zonder beperkingen, als Professor Dae Won Moon van het Daegu Gyeongbuk Institute of Technology (DGIST), Korea, hoofdwetenschapper in een recente baanbrekende studie die het veld vooruitging, legt uit:"De meeste geavanceerde nanobeeldvormingstechnieken maken gebruik van versnelde elektronen- of ionenstralen in ultrahoogvacuümomgevingen. Om cellen in een dergelijke omgeving te introduceren, men moet ze chemisch fixeren en fysiek invriezen of drogen. Maar dergelijke processen verslechteren de oorspronkelijke moleculaire samenstelling en distributie van de cellen."

Prof. Moon en zijn team wilden een manier vinden om deze achteruitgang te voorkomen. "We wilden geavanceerde nano-imaging-technieken in ultrahoogvacuümomgevingen toepassen op levende cellen in oplossing zonder enige chemische en fysieke behandeling, zelfs geen fluorescentiekleuring, om intrinsieke biomoleculaire informatie te verkrijgen die onmogelijk te verkrijgen is met conventionele bio-imagingtechnieken, "Dr. Heejin Lim, een belangrijk lid van het onderzoeksteam, verklaart. Hun nieuwe oplossing is gepubliceerd in Natuurmethoden .

Hun techniek omvat het plaatsen van natte cellen op een met collageen gecoat nat substraat met microgaatjes, die op zijn beurt bovenop een reservoir voor celkweekmedium staat. De cellen worden vervolgens bedekt met een enkele laag grafeen. Het is het grafeen dat naar verwachting de cellen beschermt tegen uitdroging en celmembranen tegen afbraak.

Door optische microscopie, de wetenschappers bevestigden dat, als je het op deze manier bereidt, de cellen blijven tot tien minuten na plaatsing in een ultrahoogvacuümomgeving levensvatbaar en in leven. De wetenschappers voerden ook nano-imaging uit, specifiek, secundaire ionen massaspectrometrie beeldvorming, in deze omgeving gedurende maximaal 30 minuten. De beelden die ze in de eerste tien minuten maakten, geven een zeer gedetailleerd (submicrometer) beeld van de ware intrinsieke verdeling van lipiden in hun oorspronkelijke toestand in de celmembranen; voor deze duur, de membranen ondergingen geen significante vervorming.

Ook met deze methode echter, een cascade van botsingen van ionenbundels op een punt op de grafeenfilm kan een gat creëren dat groot genoeg is om sommige lipidedeeltjes te laten ontsnappen. Maar hoewel deze afbraak naar het celmembraan plaatsvindt, het is niet significant binnen het venster van tien minuten en er is geen lekkage van de oplossing. Verder, de grafeenmoleculen reageren met watermoleculen om zichzelf te herstellen. Dus, algemeen, dit is een geweldige manier om in hoge resolutie meer te weten te komen over celmembraanmoleculen in hun oorspronkelijke staat.

"Ik stel me voor dat onze innovatieve techniek op grote schaal kan worden gebruikt door veel biomedische beeldvormingslaboratoria voor betrouwbaardere bioanalyses van cellen en uiteindelijk voor het overwinnen van complexe ziekten, " zegt prof. Moon.

Wordt deze innovatie de norm? De tijd zal het leren!