(PhysOrg.com) -- Des scientifiques de la fonderie moléculaire de Berkeley Lab ont développé une technique d'imagerie à base de nanofils par laquelle la microscopie à force atomique pourrait être utilisée pour étudier les cellules biologiques et autres matériaux mous dans leur état naturel, milieu liquide sans déchirer ni déformer les échantillons. Cela pourrait fournir aux scientifiques les moyens non destructifs tant convoités de sonder dynamiquement la matière molle.

Microscopie à force atomique, une technique de sonde tactile, fournit une image tridimensionnelle à l'échelle nanométrique d'un matériau en faisant glisser un bras en forme d'aiguille sur la surface du matériau. Le cœur du cheval de bataille de l'imagerie AFM est un porte-à-faux avec une pointe acérée qui dévie lorsqu'il rencontre des ondulations sur une surface. En raison d'une force minimale requise pour l'imagerie, les cantilevers AFM conventionnels peuvent déformer ou même déchirer des cellules vivantes et d'autres matériaux biologiques. Alors que les scientifiques ont fait des progrès dans la réduction de cette force minimale en créant des porte-à-faux plus petits, la force est encore trop grande pour imager des cellules à haute résolution. En effet, pour l'imagerie d'objets plus petits que la limite de diffraction de la lumière, c'est-à-dire dimensions nanométriques - cette approche se heurte à un obstacle car l'instrument ne peut plus détecter des forces infimes.

Maintenant, cependant, scientifiques de la Fonderie Moléculaire, une installation d'utilisateurs du département de l'énergie des États-Unis située à Berkeley Lab, ont développé des porte-à-faux de taille nanométrique dont le toucher doux pourrait aider à discerner le fonctionnement des cellules vivantes et d'autres matériaux mous dans leur nature, milieu liquide. Utilisé en combinaison avec un mécanisme de détection révolutionnaire, ce nouvel outil d'imagerie est suffisamment sensible pour étudier les matériaux mous sans les limitations présentes dans les autres cantilevers.

« Que nous examinions des systèmes biologiques ou d'autres complexes, nanostructures auto-assemblées, cette organisation se fera dans un liquide, " dit Paul Ashby, un scientifique de Molecular Foundry qui a dirigé cette recherche dans l'installation d'imagerie et de manipulation de nanostructures de la fonderie. « Si nous avons une sonde d'investigation qui excelle dans cet environnement, nous pourrions imager des protéines individuelles lorsqu'elles fonctionnent à la surface des cellules.

Dit Babak Sanii, un chercheur post-doctorant à la Fonderie, "Réduire le porte-à-faux à des dimensions nanométriques réduit considérablement la force qu'il applique, mais pour surveiller les mouvements d'un si petit porte-à-faux, nous avions besoin d'un nouveau système de détection.

Plutôt que de mesurer la déviation du cantilever en faisant rebondir un laser dessus, Ashby et Sanii placent le porte-à-faux nanofil au foyer d'un faisceau laser et détectent le motif lumineux résultant, localiser la position du nanofil avec une haute résolution. Le duo affirme que ce travail fournit une rampe de lancement pour la construction de microscopes à force atomique à base de nanofils qui pourraient être utilisés pour étudier des cellules biologiques et modéliser des composants cellulaires tels que des vésicules ou des bicouches. En particulier, Ashby et Sanii espèrent en savoir plus sur les intégrines, protéines présentes à la surface des cellules qui interviennent dans l'adhésion et font partie des voies de signalisation liées à la croissance et à la migration cellulaires.

"Aucune technique actuelle ne sonde l'assemblage et la dynamique des complexes protéiques dans la membrane cellulaire, », ajoute Ashby. « Une sonde dynamique est le Saint Graal de l'imagerie de la matière molle, et aiderait à déterminer comment les complexes protéiques s'associent et se dissocient.

« Détection de déviation haute sensibilité des nanofils, » par Babak Sanii et Paul D. Ashby, apparaît dans Lettres d'examen physique .