Les chercheurs de l'UNSW Sydney ont partagé des instructions étape par étape pour permettre à d'autres scientifiques d'améliorer la résolution et la stabilité des microscopes à molécule unique.

Les chercheurs pourront construire des microscopes ultra-précis pour visualiser et explorer les interactions entre les molécules individuelles au sein des cellules, grâce à un système mis à disposition de la communauté scientifique par les chercheurs médicaux de l'UNSW.

Leur système surmonte simplement et pratiquement les défis associés au mouvement lors de l'imagerie, dépasser les limites actuelles des microscopes à super-résolution.

Lorsque l'échantillon ou la configuration du microscope bouge pendant l'imagerie, des erreurs sont introduites qui dégradent la résolution moléculaire, c'est ce qu'on appelle la dérive.

"La dérive est un obstacle majeur à l'obtention d'une résolution au-delà des 20-30 nm fixées par la microscopie à fluorescence à super-résolution lauréate du prix Nobel, ", déclare Katharina Gaus, professeure de Scientia de l'UNSW Medicine's Single Molecule Science.

"Plus il faut de temps pour imager un échantillon, plus il y aura de dérive. La principale cause de dérive est les vibrations des passants, ou des voitures circulant à l'extérieur du bâtiment, " elle dit.

Le professeur Gaus explique que pour l'imagerie d'une molécule unique, les chercheurs marquent généralement les molécules avec des colorants fluorescents et les font clignoter à l'aide de lasers.

"Nous ne pouvons pas les imaginer tous en même temps. Alors, lorsque l'échantillon dérive sur le microscope alors la position des molécules incandescentes au début de l'expérience sera différente de la position à la fin de l'expérience, introduire un artefact, " elle dit.

Le système de stabilisation active développé par l'équipe de biophysiciens de l'UNSW s'attaque à ce problème en ajoutant des capteurs au microscope avec un système de rétroaction pour réaligner le chemin optique lorsqu'il détecte le moindre changement. Le système de stabilisation ramène automatiquement le chemin optique à moins d'un nanomètre de sa position d'origine dans les trois dimensions en continu pendant que les échantillons sont imagés.

Après avoir exposé la conception de leur système de retour d'information autonome dans un Avancées scientifiques publication plus tôt cette année, l'équipe décrit maintenant dans Protocoles naturels comment mettre en œuvre un système de stabilisation pour corriger activement l'alignement des microscopes à super-résolution et éliminer la dérive.

"C'est un guide pratique pour l'utilisation de notre système de feedback sur différentes configurations. Nous l'avons implémenté sur une gamme de systèmes, y compris sur les microscopes disponibles dans le commerce, " dit le Dr Simao Pereira Coelho, qui a mené ce projet.

Le protocole est conçu pour permettre même aux utilisateurs sans formation optique spécialisée de mettre à niveau les microscopes existants, y compris un guide pour l'utilisation du logiciel et l'intégration du matériel sur un microscope sur mesure ou standard.

« Nous pouvons maintenant imager aussi longtemps que nous le voulons, pour obtenir plus d'informations à partir d'un échantillon, sans compromettre la qualité des données. Non seulement cela rend les expériences plus précises, mais cela ouvre cette nouvelle idée que vous pouvez exécuter cela de manière complètement autonome, " dit le Pr Gaus.

"La même approche peut également être utilisée dans d'autres instruments qui nécessitent une grande précision, par exemple en microscopie à force atomique ou en séquenceurs d'ADN, ou lorsque l'entretien et le réalignement manuel d'un instrument ne sont pas si simples, " elle dit.