Scienziati elaborano una formula per analizzare il "nanocosmo" delle cellule
Alcuni scienziati dell'Istituto Max Planck (MPI) hanno elaborato una nuova formula per migliorare la risoluzione dei microscopi ottici a 15 nanometri, superando una formula precedente secondo cui la risoluzione ottica era impossibile sotto i 200 nanometri. Gli scienziati sostengono che la nuova formula potrebbe svelare il funzionamento del "nanocosmo" delle cellule. Dalla sua scoperta nel 17° secolo, il microscopio ottico si è rivelato fondamentale per le nuove scoperte biologiche e mediche. La luce, tuttavia, propagandosi come un'onda, è soggetta al fenomeno della diffrazione, che limita la risoluzione dell'oggetto esaminato al microscopio. Gli effetti che limitano la risoluzione sono stati descritti per la prima volta nel 1873 da Ernst Abbe, un fisico tedesco, che osservò come fosse impossibile distinguere, alla luce visibile, strutture più vicine di 200 nm l'una all'altra; esaminate attraverso il microscopio ottico, esse erano percepite come un'indistinta entità singola. La ricognizione dei limiti di risoluzione dei microscopi ottici effettuata dal fisico è stata a lungo ritenuta una legge inalterabile delle tecniche ottiche di rilevamento. Per conseguire una maggiore risoluzione era necessario utilizzare un microscopio elettrico. Tutto ciò è cambiato qualche anno fa, quando i ricercatori del dipartimento di nanobiofotonica dell'MPI per la chimica biofisica di Gottinga hanno elaborato una tecnica nota come microscopia STED (Stimulated Emission Depletion) che, secondo loro, era in grado di superare il limite di risoluzione indicato da Abbe. La tecnica prevede due raggi laser sovrapposti. Per ridurre le dimensioni della macchia fluorescente, i ricercatori utilizzano un raggio di luce che eccita i coloranti fluorescenti attaccati a un campione di proteina. Prima che le molecole eccitate dalla luce diventino fluorescenti, un secondo raggio più piccolo si sovrappone al primo obbligando le molecole nella parte esterna del raggio a rilassarsi. In altre parole, le molecole nella macchia chiaramente più piccola al centro del cerchio di luce rimangono eccitate divenendo fluorescenti. In aprile, un'équipe di ricerca di Gottinga ha verificato la nuova legge con esperimenti tesi a visualizzare la sinaptotagmina, una proteina contenuta nelle membrane delle singole vescicole nelle cellule. Le vescicole sono "bolle" di membrana di circa 40 nm di diametro, piene di neurotrasmettitori, che trasportano molecole chimiche "messaggere" alle sinapsi, punti di contatto tra le cellule nervose, consentendo ai segnali nervosi di passare attraverso le cellule. I loro contenuti sono rilasciati nella sinapsi alla fusione delle membrane delle vescicole con la membrana della cellula nervosa. In precedenza, non era chiaro se le proteine contenute nella membrana della vescicola si diffondessero sulla membrana cellulare dopo la fusione o restassero insieme nei frammenti di membrana che costituivano la vescicola. Con l'aiuto del microscopio STED, i ricercatori sono stati in grado di dimostrare che le molecole sinaptotagmine di una singola vescicola rimangono insieme dopo la fusione. I più recenti esperimenti, i cui risultati sono stati pubblicati negli atti dell'Accademia nazionale delle Scienze, dimostrano adesso che la tecnica STED può ottenere una risoluzione di 15 nm. La capacità di osservare le cellule in tale nanoscala dovrebbe rafforzare la comprensione del complesso funzionamento delle cellule. Per esempio, la formula chiarirà il funzionamento delle proteine che, date le loro dimensioni di 2-20 nanometri, erano in precedenza impossibili da osservare. Tuttavia, secondo il professor Stefan Hell, "il potenziale della tecnica STED deve ancora essere sfruttato a pieno". Hell sostiene che sia lecito immaginare una risoluzione nell'ordine delle dimensioni di una molecola di colorante, corrispondente a una nitidezza di uno o due nanometri.
Paesi
Germania