Vand uden vinduer:Fangst af vanddamp inde i et elektronmikroskop

Indersiden af ​​et elektronmikroskop, som kræver vakuumniveauer, der ligner dem, man støder på i det ydre rum, kan være et yderst ugæstfrit sted for organiske materialer. Traditionelt set livsforskere har omgået dette problem ved at fryse deres prøver, så de sikkert kan læsses ind i et mikroskop. Nu, forskere ved Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) har udtænkt en ny tilgang til billeddannelse af organiske forbindelser.

Ved at suspendere organiske prøver i vanddamp, OIST -forskere var i stand til at demonstrere en anden måde at se dem på i høj opløsning. Forskerne fandt ud af, at de kunne sende en elektronstråle, almindeligt anvendt i mikroskopi, gennem damp tæt nok til, at det kan være muligt at opbevare prøver i deres oprindelige, våd tilstand og giver stadig mulighed for billedbehandling med ultrahøj opløsning.

Deres undersøgelse, offentliggjort i tidsskriftet PLOS ONE , anvender fysik til et velkendt problem inden for biologi. Resultaterne kan forenkle, hvad der i øjeblikket er en vanskelig proces til billeddannelse af organiske materialer.

Som regel, for at se prøver - især skrøbelige organiske prøver-inde i et kraftfuldt transmissionselektronmikroskop, forskere skal foretage omfattende forberedelser. At lave en isplade en brøkdel af et nanometer tykt med en særlig krystalstruktur kan kræve mange forsøg. Denne arbejdskrævende proces, som kan tage måneder, inspirerede Cathal Cassidy, hovedforfatter på papiret og forsker ved OIST's Quantum Wave Microscopy Unit, at prøve en anden metode.

"Jeg så mine kolleger investere en stor indsats i dette, sagde Cassidy, "og jeg tænkte, 'Kunne vi ikke bare helt undgå denne is -ting?' "

Forskerne brugte først guld, et uorganisk materiale, for at demonstrere, at atomer med succes kan afbildes inde i vanddamp. Derefter, de kiggede på en virus ved hjælp af den samme metode. Prøven forblev stabil, og det resulterende billede kom skarpt ud, i relativt høj opløsning.

Forskernes metode eliminerer behovet for at fryse en prøve eller se den gennem et kammer. Selvom det er effektivt, hver af disse almindeligt anvendte metoder har ulemper.

Ideelt set, isen fungerer som en ren skifer, eller et vindue - relativt gennemsigtigt, det giver forskere mulighed for at se materialerne suspenderet inde i det med minimal interferens. Hyldet for at "bringe biokemi ind i en ny æra" af det svenske akademi, denne metode modtog Nobelprisen 2017 i kemi. Imidlertid, frysning tillader ikke forskere at studere dynamiske processer - som et virks levende interaktion med en værtscelle.

Skiftevis, forskere kan se organiske prøver ved at suspendere dem i væske, lukket i et kammer med ultratynde vinduer. Disse vinduer forhindrer væsken i at sive ind i vakuumkammeret og beskadige elektronpistolen. Endnu, tynde som de er, selv disse minimale barrierer forringer billedkvaliteten. Kammerets geometri begrænser også forskere betydeligt i, hvor meget de kan vippe en prøve for et tredimensionelt billede.

Metoden udtænkt af OIST -forskere giver et muligt alternativ til disse populære tilgange. Prøven suspenderes i vanddamp, som pumpes ind i den del af røret, der omgiver prøven og hurtigt pumpes ud igen. Små åbninger over og under prøven tillader elektronstrålen at passere direkte gennem den. Fordi prøven ikke er omsluttet af is eller glas, den kan vippes til tredimensionel billeddannelse.

Cassidy understregede, at undersøgelsen er et første skridt mod billedbehandling i høj opløsning af hydratiserede prøver i vanddamp. Han sagde, at han håbede, at biologer ville bygge videre på resultaterne. Forskernes undersøgelse og yderligere materialer - herunder rådata - kan findes i tidsskriftet PLOS ONE .

"Enhver, der vil prøve det eller lege med det, de kan det, " han sagde, peger på tilgængeligheden af ​​data. "Hvis nogen andre tager stafetten og skubber dette frem, Det ville jeg være rigtig glad for. "