(Phys.org) - Un ballon d'eau en graphène pourrait bientôt ouvrir de nouvelles perspectives aux scientifiques cherchant à comprendre la santé et la maladie au niveau le plus fondamental.

Les microscopes électroniques fournissent déjà des images étonnamment claires d'échantillons de quelques nanomètres de diamètre. Mais si vous voulez bien voir les tissus vivants, regarde encore.

"Vous ne pouvez pas mettre de liquide dans un microscope électronique, " dit Tolou Shokuhfar, de l'Université technologique du Michigan. "Donc, si vous avez un échantillon hydraté - et que tous les êtres vivants sont hydratés - vous devez le congeler, comme une myrtille dans un glaçon, et le couper en un million de morceaux minces, donc les électrons peuvent passer. Ce n'est qu'alors que vous pourrez l'imaginer pour voir ce qui se passe."

Après un tel traitement, la myrtille n'est plus ce qu'elle était, et les tissus humains non plus. Shokuhfar, un professeur assistant de génie mécanique-génie mécanique, s'est demandé s'il existait un moyen de rendre les microscopes électroniques plus conviviaux pour les échantillons biologiques. De cette façon, vous pourriez avoir une bien meilleure vue de ce qui se passe réellement au niveau subcellulaire.

Elle a donc rejoint des collègues de l'Université de l'Illinois-Chicago (UIC), et ensemble, ils ont trouvé un moyen. "Vous n'avez pas besoin de congeler la myrtille, vous n'avez pas besoin de le trancher avec un couteau en diamant, " dit-elle. " Vous venez de le mettre dans le microscope électronique, et vous pouvez descendre et voir les atomes."

L'astuce consistait à encapsuler l'échantillon de sorte que toute l'eau reste en place pendant que les électrons passent librement. Pour faire ça, l'équipe, dont Robert F. Klie, professeur agrégé de physique et de génie mécanique et industriel à l'UIC, et l'étudiant diplômé de l'UIC Canhui Wang, tourné vers le graphène.

"Le graphène n'est qu'une seule couche d'atomes de carbone, et les électrons peuvent le traverser facilement, mais pas l'eau, " dit Klie. " Si vous mettez une goutte d'eau sur du graphène et que vous la recouvrez de graphène, il forme ce petit ballon d'eau." Le graphène est assez fort pour retenir l'eau à l'intérieur, même dans le vide d'un microscope électronique.

L'équipe a testé sa technique sur un produit biochimique qui joue un rôle majeur dans la santé humaine :la ferritine. "C'est une protéine qui stocke et libère le fer, qui est essentiel pour de nombreuses fonctions corporelles, et si la ferritine ne fonctionne pas correctement, cela peut contribuer à de nombreuses maladies, dont la maladie d'Alzheimer et le cancer, " a déclaré Shokuhfar.

L'équipe a fait un sandwich microscopique, avec de la ferritine immergée dans l'eau comme garniture et du graphène comme pain, et scellé les bords. Puis, à l'aide d'un microscope électronique à balayage à transmission, ils ont capturé une variété d'images montrant la structure atomique de la ferritine. En outre, ils ont utilisé un type spécial de spectroscopie pour identifier diverses structures atomiques et électroniques au sein de la ferritine. Ces images ont montré que la ferritine libérait du fer et ont identifié sa forme spécifique.

Si la technique était utilisée pour comparer la ferritine prélevée sur des tissus malades avec de la ferritine saine, cela pourrait fournir de nouvelles informations sur la maladie au niveau moléculaire. Ces découvertes pourraient conduire à de nouveaux traitements. "Je pense que cela nous permettra d'identifier les signatures de maladies dans la ferritine et de nombreuses autres protéines, " a déclaré Shokuhfar.