(PhysOrg.com) -- C'est une cape qui surpasse toutes les autres :une cape en carbone microscopique faite de graphène qui pourrait changer la façon dont les bactéries et autres cellules sont imagées.

Vikas Berry, professeur adjoint de génie chimique à la Kansas State University, et son équipe de recherche enveloppent des bactéries avec du graphène pour relever les défis actuels liés à l'imagerie des bactéries au microscope électronique. La méthode de Berry crée un manteau de carbone qui protège les bactéries, leur permettant d'être imagés à leur taille naturelle et augmentant la résolution de l'image.

Le graphène est une forme de carbone qui n'a qu'un atome d'épaisseur, lui conférant plusieurs propriétés importantes :il est imperméable, c'est le nanomatériau le plus résistant, il est optiquement transparent et possède une conductance thermique élevée.

"Le graphène est le matériau de nouvelle génération, " dit Berry. " Bien que seulement un atome d'épaisseur, le graphène ne laisse pas passer même la plus petite des molécules. Par ailleurs, il est solide et très flexible, il peut donc s'adapter à n'importe quelle forme."

L'équipe de Berry étudie le graphène depuis trois ans, et Berry a récemment vu un lien entre le graphène et la recherche en imagerie cellulaire. Parce que le graphène est imperméable, il a décidé d'utiliser le matériau pour préserver la taille des cellules bactériennes imagées au microscope électronique à vide poussé.

Les résultats de la recherche apparaissent dans l'article "Impermeable Graphenic Encasement of Bacteria, " qui a été publié dans un récent numéro de Lettres nano , une revue scientifique mensuelle publiée par l'American Chemical Society. Les recherches préliminaires de l'équipe ont été publiées dans Nature News en 2010.

Le défi actuel de l'imagerie cellulaire survient lorsque les scientifiques utilisent des microscopes électroniques pour imager des cellules bactériennes. Parce que ces microscopes nécessitent un vide poussé, ils retirent l'eau des cellules. Les cellules biologiques contiennent 70 à 80 pour cent d'eau, et le résultat est une cellule sévèrement rétrécie. Par conséquent, il est difficile d'obtenir une image précise des cellules et de leurs composants dans leur état naturel.

Mais Berry et son équipe ont créé une solution au défi de l'imagerie en appliquant du graphène. Le graphène agit comme un manteau imperméable autour des bactéries afin que les cellules retiennent l'eau et ne rétrécissent pas sous le vide poussé des microscopes électroniques. Cela fournit une image microscopique de la cellule à sa taille naturelle.

Les manteaux de carbone peuvent être enroulés autour des bactéries en utilisant deux méthodes. La première méthode consiste à mettre une feuille de graphène sur les bactéries, un peu comme se couvrir avec un drap de lit. L'autre méthode consiste à envelopper les bactéries avec une solution de graphène, où les feuilles de graphène emmaillotent les bactéries. Dans les deux cas, les feuilles de graphène ont été fonctionnalisées avec une protéine pour améliorer la liaison avec la paroi cellulaire bactérienne.

Sous le vide poussé d'un microscope électronique, les bactéries enveloppées n'ont pas changé de taille pendant 30 minutes, donner aux scientifiques suffisamment de temps pour les observer. Ceci est un résultat direct de la haute résistance et de l'imperméabilité de la cape de graphène, dit Berry.

Les autres propriétés extraordinaires du graphène améliorent la résolution d'imagerie en microscopie. Sa transparence électronique permet une imagerie propre des cellules. Le graphène étant un bon conducteur de chaleur et d'électricité, la charge électronique locale et le chauffage sont effectués à partir de la cape de graphène, donnant une vue claire de la cellule bactérienne bien. Les cellules bactériennes non emballées apparaissent sombres avec une paroi cellulaire indiscernable.

« Uniquement, le graphène a toutes les propriétés nécessaires pour imager les bactéries à haute résolution, ", a déclaré Berry. "Le projet fournit une voie très simple pour imager des échantillons dans leur état humide natif."

Le processus a le potentiel d'influencer les recherches futures. Les scientifiques ont toujours eu du mal à observer des échantillons liquides au microscope électronique, mais l'utilisation de manteaux de carbone pourrait leur permettre d'imager des échantillons humides sous vide. Les caractéristiques solides et imperméables du graphène garantissent que les cellules enveloppées peuvent être facilement imagées sans les dégrader. Berry a déclaré qu'il pourrait être possible à l'avenir d'utiliser du graphène pour maintenir la bactérie en vie dans le vide tout en observant sa biochimie au microscope.

La recherche ouvre également la voie à une microscopie améliorée des protéines. Les protéines agissent différemment lorsqu'elles sont sèches et lorsqu'elles sont en solution aqueuse. Jusqu'à présent, la plupart des études sur les protéines ont été menées en phases sèches, mais les recherches de Berry pourraient permettre d'observer davantage les protéines dans des environnements aqueux.

"Cette recherche pourrait être le point d'évolution du traitement d'échantillons sensibles avec du graphène pour obtenir une imagerie améliorée, " dit Berry.