Un nuovo microscopio spalanca il nanoambiente
L’obiettivo del progetto DR-NANO (Depth-resolved optical nanoscopy) era sviluppare un microscopio a fluorescenza in grado di studiare i biomateriali morbidi ed eseguire imaging biologico. Ciò è stato raggiunto creando un microscopio a fluorescenza per microambienti che permette visualizzazioni sotto il limite di diffrazione in campioni spessi. Le tecniche convenzionali di microscopia a fluorescenza come la microscopia confocale e a due fotoni non hanno la risoluzione spaziale necessaria per la misurazione nanoscalare. D’altro canto le tecniche basate sulla microscopia ottica 3D d’avanguardia a super risoluzione permettono una penetrazione limitata a una profondità inferiore ai 5 micron. I ricercatori hanno perciò sviluppato un nuovo microscopio basato sull’illuminazione di uno strato limitato in un campione e sulla localizzazione 4Pi della fluorescenza emessa. Ciò ha permesso la localizzazione di sonde fluorescenti in tre dimensioni da strati specifici del campione. L’illuminazione e la localizzazione nel microscopio sono stati sviluppati, testati e risolti in profondità. L’imaging e il tracciamento bidimensionale delle sonde fluorescenti è stato dimostrato in biogel spessi e soluzioni di actina F utilizzando un quadro di tracciamento a più particelle esclusivo del progetto. Il nuovo microscopio è stato usato anche per testare l’uso di molecole fluorescenti fotoattivabili per il nanoimaging in campioni spessi. Ciò è stato fatto in combinazione con l’algoritmo di localizzazione molecolare sviluppato dal progetto. Infine gli scienziati hanno esaminato la performance del percorso di protezione 4Pi del microscopio per la localizzazione assiale, che mostrava una precisione di localizzazione assiale di 13 nm. Ciò si è dimostrato promettente per l’imaging e il tracciamento sotto il limite di diffrazione in campioni spessi tridimensionali. Il microscopio sviluppato dal team del progetto rappresenta un nuovo strumento investigativo per lo studio dettagliato del nanoambiente di materiali complessi. Aprirà nuove possibilità per la misurazione precisa della struttura differenziata e delle proprietà meccaniche della materia morbida a profondità importanti. DR-NANO assisterà infine nello sviluppo di biomateriali e terapie biomediche superiori contribuendo così all’eccellenza e alla competitività europee nell’importante settore del nanoimaging ottico.
Parole chiave
Fluorescenza, microscopio, DR-NANO, biomateriali morbidi, visualizzazione sotto il limite di diffrazione, sonde fluorescenti, nanoimaging, 4Pi, terapie nanomediche
