Marialucia Longo et Tobias Schrader au Jülich Center for Neutron Science (JCNS) basé au FRM II à Garching, L'Allemagne a conçu et testé une chambre de cristallisation pour faire croître de gros cristaux de protéines.

La chambre se compose de deux supports ronds en acier inoxydable qui intègrent des éléments chauffants Peltier, contrôler les conditions de température, et une fenêtre en verre pour permettre de surveiller la croissance cristalline. La conception circulaire facilite une répartition uniforme de la température pour, espérons-le, fournir un contrôle uniforme de la température dans toutes les directions.

Entre les titulaires, on place une "entretoise" en Téflon qui forme la chambre de cristallisation elle-même, où se déroule toute l'action. Le module espaceur est interchangeable pour permettre différentes configurations et offrir un choix de méthodes de cristallisation (actuellement, des espaceurs de diffusion de vapeur et de cristallisation discontinue sont disponibles). En plus d'avoir un compartiment pour la croissance du cristal, ces espaceurs ont également des entrées et des sorties de tuyaux pour le transport des solutions de protéines à l'intérieur et à l'extérieur. Les entretoises ont été conçues et imprimées en 3D avec l'aide d'ingénieurs du Forschungszentrum Jülich dans l'ouest de l'Allemagne.

La chercheuse post-doctorale Marialucia Longo a travaillé sur la conception et la réalisation de l'appareil pendant plus d'un an, avec l'aide experte de Neils Lumma à Jülich. Il est maintenant en phase de test. Longo a commencé avec du lysoyzme de blanc d'œuf de poule, car c'est une protéine bien connue et forme de gros cristaux rapidement et facilement. D'autres candidats potentiels sont la thermolysine et la streptavidine, assez lointain, les gros cristaux de ceux-ci ont été insaisissables. La streptavidine serait une molécule particulièrement intéressante à étudier avec des neutrons, car on en sait peu sur les liaisons hydrogène avec le ligand biotine au sein de la structure. Fabriquer un cristal suffisamment gros pour être étudié avec des techniques neutroniques pourrait faire la lumière sur ce point.

Cependant, Longo affronte de nombreux obstacles et a encore beaucoup de problèmes à résoudre. Notamment parce que, avec une formation en ADN et diffusion inélastique, elle a d'abord dû s'initier aux protéines et à la diffusion élastique.

Ensuite, il y a eu des problèmes dans l'appareil lui-même :, y compris les bulles indésirables dans la chambre, performances insuffisantes de l'étanchéité et contrôle de la température peu fiable. Les éléments chauffants peu conviviaux sont particulièrement frustrants. Ajuster la température à l'aide de boutons et attendre deux minutes que le contrôleur de température reprenne son fonctionnement normal s'est avéré long et difficile. Il est prévu qu'une liaison informatique avec le contrôleur de température puisse permettre de baisser progressivement la température, par exemple. d'un degré par jour. Cela nécessite un développement, mais pourrait aider la quête de la croissance de cristaux plus gros.

Finalement, l'ambition de l'équipe est d'utiliser cet appareil pour produire des cristaux destinés à être utilisés sur l'instrument BIODIFF, un instrument sophistiqué qui nécessite idéalement un volume de cristal d'au moins 0,1 mm3. BIODIFF est un diffractomètre monocristallin monochromatique, un projet conjoint du FRM II (TUM) et du JCNS (Forschungszentrum Jülich) dirigé par Tobias Schrader et Andreas Ostermann, qui a également été d'une grande aide sur ce projet.

Jusque là, les plus gros cristaux qu'ils ont développés mesurent 0,2 mm ³ en utilisant la protéine modèle lysozyme. Alors que SINE2020 touche à sa fin, ce projet se poursuivra avec un financement supplémentaire fourni par le Forschungszentrum Jülich.