Nuova tecnica permette ai microscopi di visualizzare singole molecole a livello atomico

Una nuova tecnica computazionale che rende molto più efficiente la risoluzione della microscopia a forza atomica è stata sviluppata da un team di ricercatori della Weill Cornell Medicine. I microscopi a forza atomica sono particolari microscopi che vengono usati su scala nanometrica per manipolare la materia e che in generale vengono usati per quei casi in cui si ha bisogno di una risoluzione altissima, dell’ordine di frazioni di nanometro.[3]

Secondo i ricercatori grazie a questo nuovo metodo si potrà sfruttare ancora meglio questa tipologia di microscopio per quanto riguarda l’individuazione di vari dettagli a livello atomico di proteine ed altre strutture biologiche, una cosa che a sua volta potrebbe aprire una nuova finestra di ricerca per quanto riguarda la biologia cellulare, la virologia e tutte quelle scienze che prevedono indagini a livello microscopico.

Nel loro studio, pubblicato su Nature,[2], gli stessi scienziati della Weill Cornell descrivono questa nuova tecnica che, secondo Simon Scheuring, professore di fisiologia e biofisica, autore senior dello studio, “è un po’come prendere una penna e scansionare le Montagne Rocciose, in modo da ottenere una mappa topografica dell’oggetto”.[1]
La “penna” usata in questo caso dai ricercatori è un ago molto appuntito, con una punta di pochi atomi di spessore. Tramite l’analisi a super risoluzione, i ricercatori, con il loro metodo, sono capaci di estrarre immagini a risoluzione molto più alte di quelle delle molecole in movimento. Inoltre questa nuova tecnica può essere applicata in maniera retroattiva alle immagini sfocate che questa tipologia di microscopia ha generato per decenni. Come esempio, i ricercatori dello studio riportano l’analisi di una scansione tramite microscopia a forza atomica di una proteina della membrana dell’acquaporina. L’immagine realizzata attraverso questa nuova tecnica risulta molto più nitida con una risoluzione delle superfici quasi atomica, come spiega Scheuring.[1]

Questa stessa tecnica potrebbe offrire la possibilità di realizzare l’imaging di singole molecole nel momento in cui svolgono le loro funzioni, qualcosa che potrebbe aprire le porte ad un nuovo tipo di analisi microscopica di questi oggetti: “Supponiamo che tu abbia una proteina spike [virale] che si trova in una conformazione e poi si attiva e va in un’altra conformazione”, spiega ancora Scheuring. “In linea di principio saresti in grado di calcolare una mappa ad alta risoluzione da quella stessa molecola mentre transita da una conformazione all’altra, non da migliaia di molecole nell’una o nell’altra conformazione”.[1]

Note e approfondimenti

  1. New Super-resolution Microscopy Method Approaches the Atomic Scale | Newsroom | Weill Cornell Medicine (IA)
  2. Localization atomic force microscopy | Nature (IA) (DOI: 10.1038/s41586-021-03551-x)

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