• Home
  • Chimie
  • Astronomie
  • Énergie
  • La nature
  • Biologie
  • Physique
  • Électronique
  • Une nouvelle méthode d'observation des virus pourrait faire la lumière sur la façon de les arrêter

    Fibre optique avec un canal nanométrique

    Vous voulez créer un virus ? C'est simple :combinez une molécule d'acide nucléique génomique, soit de l'ADN soit de l'ARN, et une poignée de protéines, secouer, et en une fraction de seconde, vous aurez un virus entièrement formé.

    Bien que cela puisse sembler être la pire publi-reportage de tous les temps, dans de nombreux cas, créer un virus est vraiment aussi simple que cela. Les virus tels que la grippe se propagent si efficacement, et en conséquence peut être si mortel pour leurs hôtes, en raison de leur capacité à s'auto-assembler spontanément en grand nombre.

    Si les chercheurs peuvent comprendre comment les virus s'assemblent, ils peuvent être capables de concevoir des médicaments qui empêchent la formation de virus en premier lieu. Malheureusement, comment exactement les virus s'auto-assemblent est longtemps resté un mystère car cela se produit très rapidement et à de si petites échelles de longueur.

    Maintenant, il existe un système pour suivre les virus de la taille du nanomètre à des échelles de temps inférieures à la milliseconde. La méthode, développé par des chercheurs de la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS), est la première étape vers le suivi des protéines individuelles et des molécules génomiques à grande vitesse lorsqu'elles s'assemblent pour créer un virus.

    La recherche a été dirigée par Vinothan Manoharan, le professeur de la famille Wagner de génie chimique et professeur de physique, et a été publié récemment dans ACS Nano . Le groupe de Manoharan a travaillé en collaboration avec des chercheurs de l'Université de Leiden, MIT, l'Institut Leibniz de technologie photonique, l'Université d'Iéna, et Heraeus Quarzglas, un fabricant de fibre optique.

    "Notre objectif est de comprendre comment les virus parviennent à s'assembler spontanément, si vite et si vigoureusement, " dit Yoav Lahini, associé de recherche, ancien boursier Pappalardo au MIT, et co-premier auteur de l'étude.

    L'identification des étapes intermédiaires critiques du processus d'assemblage pourrait aider les chercheurs à comprendre comment interférer avec ce processus, dit Lahini. Faire la lumière sur la physique de l'auto-assemblage pourrait également aider les ingénieurs à concevoir de meilleurs nanomatériaux synthétiques capables de se reconstituer spontanément.

    Le suivi de l'assemblage de virus présente deux principaux défis :la vitesse et la taille. Alors que la microscopie à fluorescence peut détecter des protéines uniques, le composé chimique fluorescent qui émet des photons le fait à une vitesse trop lente pour capturer le processus d'assemblage. C'est comme essayer d'observer la mécanique du battement d'aile d'un colibri avec une caméra stop-motion; il capture des éléments du processus, mais les cadres cruciaux manquent.

    De très petites particules, comme les protéines de capside, peut être observé par la façon dont ils diffusent la lumière. Cette technique, connu sous le nom de diffusion élastique, émet un nombre illimité de photons à la fois, résoudre le problème de la vitesse. Cependant, les photons interagissent également avec les particules de poussière, lumière réfléchie, et les imperfections du chemin optique, tout cela obscurcit les petites particules suivies.

    Pour résoudre ces problèmes, l'équipe a décidé de tirer parti de la qualité exceptionnelle des fibres optiques, perfectionné au fil des années de recherche dans l'industrie des télécommunications. Ils ont conçu une nouvelle fibre optique avec un canal à l'échelle nanométrique, plus petit que la longueur d'onde de la lumière, longeant l'intérieur de son noyau de silice. Ce canal est rempli de liquide contenant des nanoparticules, de sorte que lorsque la lumière est guidée à travers le noyau de la fibre, il disperse les nanoparticules dans le canal et est collecté par un microscope au-dessus de la fibre.

    Les chercheurs ont observé le mouvement de virus mesurant 26 nanomètres de diamètre à une vitesse de milliers de mesures par seconde.

    "Ce sont les plus petits virus à suivre sur des échelles de temps inférieures à la milliseconde, qui sont comparables aux échelles de temps pour l'auto-assemblage." a déclaré Rees Garmann, stagiaire post-doctoral au laboratoire Manoharan et co-auteur de la recherche.

    La prochaine étape consiste à suivre non seulement des virus isolés, mais également des protéines virales isolées, qui disperse 100 à 1, 000 fois moins de lumière qu'un seul virus.

    "Cette recherche est un pas en avant dans l'observation et la mesure de l'auto-assemblage des virus, " a déclaré Manoharan. " L'infection virale implique de nombreuses voies moléculaires et cellulaires complexes, mais l'auto-assemblage est un processus que l'on trouve dans de nombreux virus différents. Cette technologie simple, ce qui est bon marché, simple et évolutif, pourrait fournir un nouveau, moyen rentable d'étudier et de diagnostiquer les virus. Du point de vue de la physique fondamentale, comprendre l'auto-assemblage d'un système naturellement évolué serait une étape majeure dans l'étude des systèmes complexes."


    © Science https://fr.scienceaq.com