Crédit :ACS
Les chercheurs du LMU simplifient le microscope MINFLUX et ont réussi à différencier des molécules extrêmement proches et à suivre leur dynamique.
Il y a seulement quelques années, une limite de résolution apparemment fondamentale en microscopie optique a été dépassée, une percée qui a conduit en 2014 au prix Nobel de chimie pour la microscopie à super-résolution. Depuis, il y a eu un autre bond en avant dans ce domaine, ce qui a encore réduit la limite de résolution au niveau moléculaire (1 nm).
Les scientifiques du LMU Munich et de l'Université de Buenos Aires sont aujourd'hui parvenus à discriminer des molécules extrêmement proches les unes des autres et même à suivre leur dynamique indépendamment les unes des autres.
Ceci a été réalisé par la nouvelle méthode p-MINFLUX en affinant et en simplifiant le microscope MINFLUX récemment développé requis pour une résolution de 1 nm. Des fonctions supplémentaires permettent également de distinguer les types de molécules observées. La méthode p-MINFLUX interroge l'emplacement de chaque molécule marquée par fluorescence en plaçant un foyer laser à proximité de la molécule. L'intensité de fluorescence sert de mesure de la distance entre la molécule et le centre du foyer laser. La position exacte de la molécule peut alors être obtenue par triangulation en modifiant systématiquement le centre du foyer laser par rapport à la molécule.
Durée de vie de fluorescence des colorants en microscopie confocale conventionnelle (grande) et en utilisant p-MINFLUX. Crédit :F. Steiner
Les groupes dirigés par le professeur Philip Tinnefeld (LMU) et le professeur Fernando Stefani (Buenos Aires) ont intercalé les impulsions laser dans le temps afin qu'elles puissent basculer entre les positions focales à la vitesse maximale possible. En outre, en utilisant une électronique rapide, une résolution temporelle de l'ordre de la picoseconde a été atteinte, ce qui correspond aux transitions électroniques au sein des molécules. En d'autres termes, les limites du microscope sont déterminées exclusivement par les propriétés de fluorescence des colorants utilisés.
Dans la présente publication, les scientifiques ont réussi à montrer que la nouvelle méthode p-MINFLUX permet la distribution locale de la durée de vie de fluorescence - la variable mesurée la plus importante pour caractériser l'environnement des colorants - avec une résolution de 1 nm. Philip Tinnefeld explique :"Avec p-MINFLUX, il sera possible de découvrir des structures et des dynamiques au niveau moléculaire qui sont fondamentales pour notre compréhension des processus de transfert d'énergie jusqu'aux réactions biomoléculaires."
Ce projet a été financé par la Fondation allemande pour la recherche (Cluster of Excellence e-conversion, SFB1032), le Conseil de la recherche scientifique et technologique (CONICET) et l'Agence nationale de promotion de la recherche, Développement technologique et innovation (ANPCYT) en Argentine. Le professeur Stefani est le lauréat du prix Georg Forster de la Fondation Alexander von Humboldt et, dans ce rôle, un scientifique invité régulier en chimie physique à LMU Munich.
