Мікроскопічний світ клітин і бактерій неймовірно важливий для розуміння, але його складно вивчити в деталях, особливо без шкоди для суб'єктів. Дослідники з EPFL розробили нову техніку мікроскопії, яка об'єднує дві існуючі, що дозволяє вченим створювати тривимірні зображення клітин всередині і зовні з високою роздільною здатністю.
Вченим доступно безліч різних методів отримання зображень за допомогою мікроскопа, але у всіх є свої плюси і мінуси. Електронна мікроскопія може виявити складні деталі поверхні зразка, але її не можна використовувати на живих клітинах, тому що інтенсивність електронного променя руйнує зразок. Інші методи, такі як флуоресцентна мікроскопія, не пошкоджують зразок, але у неї бракує дозволу.
Отже, для нового дослідження вчені з EPFL почали з розробки власної техніки візуалізації. Вона заснована на існуючій методиці, званої скануючою зондовою мікроскопією, при якій у зразок проникає вістря зонда, щоб відобразити його поверхню.
Однак це агресивно для клітин, тому команда EPFL замінила цей зонд скляною нанопорою, яка вимірює потік іонів без необхідності торкатися до зразка. Вони назвали цей метод скануючою мікроскопією іонної провідності (SICM).
Вчені об'єднали цю нову техніку SICM з існуючою, званою стохастичною візуалізацією оптичних флуктуацій (SOFI), яка може заглядати всередину клітин, щоб спостерігати за різними молекулами і процесами, що відбуваються в них.
Ці два методи разом дозволяють вченим одночасно отримувати тривимірні зображення високої роздільної здатності внутрішньої і зовнішньої поверхні клітин.
«Мембрана клітини - це місце, де вона взаємодіє з навколишнім середовищем», - говорить Самуель Мендес Лейтау, автор дослідження.
"Тут відбуваються багато біологічних процесів і морфологічні зміни, наприклад, при зараженні клітин. Наша система дозволяє дослідникам аналізувати молекулярні структури всередині клітини і визначати, як вони співвідносяться з динамікою мембрани ".
Можливо, найголовніше, вони можуть відстежувати процеси в часі в масштабі від секунди до декількох днів. Під час випробувань команда вчених змогла спостерігати, як клітини ссавців переміщуються, спілкуються, диференціюються, поглинають молекули через свої мембрани і заражаються бактеріями.
Дослідники кажуть, що нова технологія буде дуже корисним інструментом для біології інфекцій, імунології та нейробіології, але також може знайти застосування в інших областях, таких як енергетика.
Дослідження було опубліковано в двох статтях, опублікованих в журналах ACS Nano і Nature Communications. Команда описує роботу на відео нижче.