(Phys.org) - Une nouvelle technique qui piège la lumière à l'échelle nanométrique pour permettre une surveillance en temps réel de la flexion et de la flexion de molécules individuelles peut nous aider à comprendre comment les changements au sein d'une cellule peuvent conduire à des maladies telles que le cancer.

Une nouvelle méthode qui utilise une lumière étroitement confinée emprisonnée entre des miroirs d'or distants d'un milliardième de mètre pour regarder les molécules « danser » en temps réel pourrait aider les chercheurs à découvrir de nombreux processus cellulaires essentiels à toute vie, et comment de petits changements dans ces processus peuvent conduire à des maladies telles que le cancer ou la maladie d'Alzheimer.

Des chercheurs de l'Université de Cambridge ont démontré comment utiliser la lumière pour voir des molécules individuelles se plier et fléchir lorsqu'elles se déplacent à travers une membrane cellulaire modèle. afin de mieux comprendre le fonctionnement interne des cellules. Les détails sont publiés aujourd'hui (12 août) dans le journal Rapports scientifiques .

La membrane est vitale pour le fonctionnement normal des cellules; exclure les virus mais autoriser certaines molécules, comme la drogue, passer à travers. Cette première ligne critique de défense cellulaire est constituée d'une couche de lipides gras, à peine quelques nanomètres d'épaisseur.

Cependant, lorsque la membrane cellulaire est endommagée, des envahisseurs indésirables peuvent entrer dans la cellule. De nombreuses maladies dégénératives, comme la maladie d'Alzheimer, Parkinson, On pense que la fibrose kystique et la dystrophie musculaire sont dues à des dommages à la membrane cellulaire.

La capacité d'observer comment les molécules lipidiques individuelles interagissent avec leur environnement peut aider les chercheurs à comprendre non seulement comment ces maladies et d'autres se comportent à leurs premiers stades, mais aussi de nombreux processus biologiques fondamentaux qui sont la clé de toute vie.

Afin de visualiser le comportement de la membrane cellulaire au niveau des molécules individuelles, l'équipe de Cambridge, en collaboration avec des chercheurs de l'Université de Leeds, les a pressés dans un minuscule espace entre les facettes d'or en miroir d'une nanoparticule située juste au-dessus d'une surface d'or plate.

Grâce à un contrôle très précis de la géométrie des nanostructures, et en utilisant la spectroscopie Raman, une technique d'identification moléculaire ultra-sensible, la lumière peut être piégée entre les miroirs, permettant aux chercheurs de « prendre les empreintes digitales » de molécules individuelles. "C'est comme avoir une loupe extrêmement puissante en or, " a déclaré le professeur Jeremy Baumberg du NanoPhotonics Center du laboratoire Cavendish de Cambridge, qui a dirigé la recherche.

L'analyse des couleurs de la lumière diffusée par les miroirs a permis de voir les différentes vibrations de chaque molécule au sein de ce champ optique intense. « Sonder des échantillons biologiques aussi délicats avec de la lumière nous permet de regarder ces molécules dansantes pendant des heures sans les modifier ni les détruire, " a déclaré le co-auteur Felix Benz. Les molécules se tiennent côte à côte comme des arbres dans une forêt, tandis que quelques-uns tremblent latéralement.

En observant en permanence la lumière diffusée, on voit des molécules individuelles entrer et sortir des minuscules espaces entre les miroirs. Une analyse minutieuse des signatures des différentes parties de chaque molécule a permis d'observer tout changement dans la forme de la molécule, ce qui aide à comprendre comment leurs sites de réaction peuvent être découverts lorsqu'ils sont au travail. Plus excitant, l'équipe dit que ces mouvements de flexion et de flexion ne devraient pas se produire aux échelles de temps lentes de l'expérience, permettant aux chercheurs de faire des vidéos de leurs progrès.

"C'est complètement étonnant de voir les molécules changer de forme en temps réel, " a déclaré Richard Taylor, auteur principal de l'article.

Les nouvelles connaissances issues de ce travail suggèrent des moyens de dévoiler les processus essentiels à toute vie et de comprendre comment de petits changements dans ces processus peuvent provoquer des maladies.