Puisque la vie est principalement basée sur l'eau, nos molécules bougent, vibrant et culbutant dans un environnement liquide. Mais la microscopie électronique - une technique pour étudier une version statique de ce nanomonde - a été presque impossible à utiliser pour voir des molécules en mouvement, car le faisceau d'électrons incident endommage les échantillons. Scientifiques du Centre de la Matière Douce et Vivante, au sein de l'Institut des sciences fondamentales (IBS), signalent une amélioration majeure dans ce domaine.

Cette étude, Publié dans ACS Nano , est le premier à utiliser de l'eau lourde (D 2 O) - une forme d'eau qui contient du deutérium (D) au lieu d'hydrogène - dans le domaine de la microscopie électronique à transmission (MET). Cette approche retarde considérablement les dommages de l'échantillon, qui est l'un des principaux obstacles à une application plus large de la MET en phase liquide aux échantillons biologiques fragiles.

En microscopie électronique, les électrons émis contre l'échantillon ont une longueur d'onde beaucoup plus courte que la lumière, ils sont donc mieux adaptés pour fournir des informations sur des molécules individuelles. D'autre part, le faisceau d'électrons est extrêmement puissant et risque d'endommager l'échantillon en raison de sa haute énergie, qui génère une charge électrique et rompt les liaisons chimiques.

Les chercheurs d'IBS ont utilisé une petite poche remplie de liquide pris en sandwich entre des feuilles de graphène atomiquement minces, au sein de laquelle les molécules de l'échantillon sont libres de se déplacer et sont protégées de la charge électrique, et testé plusieurs types de liquides pour trouver celui qui préserve l'échantillon plus longtemps. "Contrairement à l'approche courante consistant à réduire l'énergie du faisceau d'électrons pour retarder l'endommagement de l'échantillon, nous nous sommes concentrés sur le réglage de l'environnement - l'eau dans laquelle les molécules d'intérêt sont dissoutes, " dit Huan Wang, co-auteur de l'étude.

Les scientifiques de l'IBS ont montré que l'utilisation d'eau lourde présente plusieurs avantages par rapport aux méthodes concurrentes. ré 2 O retarde le plus efficacement non seulement la formation de bulles de gaz, mais aussi des dommages structurels de molécules de polymère individuelles. Par rapport à H 2 , ré 2 O a un neutron de plus, ce qui veut dire qu'il est plus lourd, donc plus difficile à dissocier en radicaux, et moins réactif dans le processus d'endommagement ultérieur.

"L'eau lourde surpasse les méthodes concurrentes d'un facteur de deux à cinq au moins, " dit Kandula Hima Nagamanasa, co-auteur de l'étude. "Puisque la formation de bulles est retardée et que les molécules étaient visibles deux fois plus longtemps."

Un avantage tout aussi important est que D 2 O est un écran solaire inoffensif. L'échantillon, un polymère de polystyrène sulfonate dans ce cas, a montré le même schéma de dynamique et un contraste similaire en D 2 O et dans l'eau.

"À l'avenir, nous envisageons d'étendre cette étude à des macromolécules plus complexes, comme l'ADN et les protéines, " a expliqué Steve Granick, directeur du centre IBS et auteur correspondant de l'étude. "De plus, l'étude ouvre des pistes pour observer des phénomènes à long terme dans d'autres techniques de microscopie connexes, comme cryoEM (microscopie électronique cryogénique), et pour obtenir plus d'informations statistiques sur des phénomènes complexes, comme l'auto-assemblage de molécules individuelles dans des structures biologiques plus complexes."