Les progrès dans la compréhension du mouvement de rotation dans les cellules vivantes peuvent aider les chercheurs à faire la lumière sur les causes de maladies mortelles, comme la maladie d'Alzheimer, selon Ning Fang, chercheur associé au laboratoire Ames du Département de l'énergie des États-Unis et membre du corps professoral de l'Iowa State University.

Dans un article intitulé "Resolving Rotational Motions of Nano-objects in Engineered Environments and Live Cells with Gold Nanorods and Differential Interference Contrast Microscopy" publié dans le numéro du 2 novembre de la Journal de l'American Chemical Society , et un article de presse dans ACS Nano , Fang et son équipe de recherche écrivent sur l'influence de la microscopie à contraste d'interférence différentielle sur la révélation du mouvement des nanoparticules dans les cellules vivantes.

Dans le corps humain, de nombreuses nanomachines biologiques remplissent diverses fonctions. Mais selon Fang, les scientifiques n'ont qu'une compréhension limitée du fonctionnement de ces nanomachines, surtout dans les environnements cellulaires. Et parce que le dysfonctionnement de l'une de ces nanomachines peut entraîner des maladies, comme la maladie d'Alzheimer, il y a un grand besoin de nouvelles techniques pour aider à étudier la composition, dynamique et mécanismes de fonctionnement de ces nanomachines.

Pour comprendre le fonctionnement de ces nanomachines, les scientifiques examinent divers types de mouvement dans les nanomachines qui sont essentiels à leur fonctionnement. Mouvement de translation, ou mouvement dans lequel la position d'un objet est modifiée, peuvent être suivis grâce à une variété de techniques actuelles. Cependant, mouvement rotatif, qui est aussi important et fondamental que le mouvement de translation, était en grande partie inconnu en raison de limitations techniques.

Techniques antérieures, telles que le suivi de particules ou la polarisation de fluorescence d'une molécule unique, n'a permis de résoudre le mouvement de rotation qu'in vitro, comme dans une boîte de Pétri. Dans leurs recherches, Le groupe de Fang est allé au-delà de l'étude des mouvements dans l'environnement in vitro pour imager le mouvement de rotation in vivo, ou cellule vivante, environnement.

Pour faire ça, ils reposent sur l'utilisation de nanotiges d'or, qui ne mesurent que 25 sur 73 nanomètres (un paquet bien emballé de 1000 nanotiges a le même diamètre qu'un cheveu humain). Dans les cellules vivantes, ces nanotiges non toxiques diffusent la lumière différemment selon leur orientation. En utilisant une technique appelée microscopie différentielle à contraste interférentiel, ou DIC, L'équipe de Fang peut capturer à la fois l'orientation et la position des nanotiges d'or en plus de l'image optique de la cellule et, Donc, révèlent le mouvement 5D d'une particule (3 coordonnées spatiales et 2 angles d'orientation) dans les cellules vivantes.

« L'imagination DIC de cette nanotige en or nous permet d'obtenir une résolution angulaire élevée, " dit Fang.

"Cette nouvelle technique ouvre des portes pour comprendre le mécanisme de fonctionnement des nanomachines vivantes en révélant leurs mouvements internes complexes, " a déclaré Fang. " Étudier les mouvements de rotation à l'échelle nanométrique à l'intérieur d'une cellule vivante est quelque chose qui n'a jamais été fait auparavant. " Il a ajouté que la compréhension de ce mouvement de rotation est importante dans la lutte contre les maladies, comme la maladie d'Alzheimer, car il peut aider les scientifiques à mieux comprendre comment les neurones sont impactés par l'environnement.