Door twee microscopiemethoden te combineren, kunnen EPFL-onderzoekers tegelijkertijd zien wat er in een cel en op het membraan gebeurt, wat een ongekend inzicht geeft in de cellulaire processen die plaatsvinden tijdens bijvoorbeeld infectie.

Cellen zijn de fundamentele component van levende organismen en spelen gastheer voor een aantal complexe biologische fenomenen. Onderzoekers moeten deze fenomenen in detail kunnen bestuderen om bepaalde soorten aandoeningen en ziekten te begrijpen en vervolgens effectieve behandelingen te ontwikkelen. Maar het effectief observeren van levende cellen op micro- of nanoschaal blijft een uitdaging. Door twee verschillende microscopiemethoden te combineren, hebben EPFL-onderzoekers van twee verschillende laboratoria samen een systeem ontwikkeld dat kan worden gebruikt om levende cellen met ongeëvenaarde precisie in actie te zien. Hun bevindingen verschijnen in twee artikelen:een gepubliceerd in Nature Communications in juli en de andere wordt vandaag gepubliceerd in ACS Nano .

"De momenteel beschikbare methoden bieden veel technische uitdagingen om levende cellen op zo'n granulair niveau te observeren", zegt Georg Fantner, hoofd van EPFL's Laboratory for Bio- and Nano-Instrumentation (LBNI). "Technieken zoals elektronenmicroscopie maken een ongeëvenaarde resolutie van het celoppervlak op nanoschaal mogelijk, maar daarvoor moeten monsters onder vacuüm worden geplaatst en met elektronen worden beschoten. Levende organismen kunnen dat soort behandelingen gewoon niet overleven. Een andere veelgebruikte methode is fluorescentiemicroscopie. je observeert monsters zonder ze te vernietigen, het is moeilijk om voldoende resolutie te hebben om het driedimensionale oppervlak van de cel op te lossen. Bovendien kan de vereiste dosis fotonen celbeschadiging veroorzaken."

De EPFL-onderzoekers besloten daarom om twee complementaire microscopie te combineren om het celoppervlak en de moleculaire activiteit binnenin te observeren, die minimaal invasief zijn voor levende cellen. Ze koppelden stochastische optische fluctuatiebeeldvorming (SOFI), die kan worden gebruikt om gerichte moleculen en fenomenen in cellen te bekijken, met scanning probe microscopie (of, meer specifiek, scanning ion conductance microscopie - SICM). Scanning probe microscopie omvat over het algemeen het direct aanraken van een celmonster met een probe tip om het oppervlak te onthullen en de topografie in kaart te brengen. Het mechanische contact tussen het monster en de punt is echter schadelijk voor de waarneming van levende cellen omdat het de natuurlijke toestand van de cellen verstoort. Het EPFL-team ontwikkelde daarom een ​​microscoop waarbij de fysieke sonde wordt vervangen door een glazen nanoporie die de stroom van ionen meet om het celoppervlak zonder contact te detecteren.