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Il primo microscopio a raggi X molli al mondo su scala di laboratorio

Costruendo il primo microscopio a raggi X molli su scala di laboratorio commerciale del mercato, il progetto SMILE, finanziato dall’UE, ha aiutato a incrementare la produttività dei ricercatori.

Salute

L’imaging a raggi X molli, noto anche come microscopia a raggi X, è un tipo di imaging che usa la radiazione elettromagnetica nella banda a raggi X a bassa energia per produrre immagini ingrandite di un oggetto. Attualmente, è l’unico metodo di cui dispongono i ricercatori per generare immagini 3D ad alta risoluzione ed elevato contrasto dell’intera struttura interna di celle biologiche integre nel loro stato quasi naturale. Sfortunatamente, poiché la sorgente di illuminazione necessaria per un microscopio a raggi X molli è estremamente grande e costosa, esistono solo poche strutture equipaggiate con le attrezzature necessarie. Questo significa che i ricercatori o devono condurre la loro ricerca fuori sede oppure devono accontentarsi di usare altre modalità di imaging. Adesso, grazie al progetto SMILE finanziato dall’UE, esiste una terza opzione: il microscopio SXT100. «Il nostro obiettivo era quello di costruire e commercializzare un microscopio a raggi X molli miniaturizzato che consentisse agli scienziati che lavorano nella ricerca sulle malattie e nella scoperta dei farmaci di usare una collaudata modalità cellulare nei loro laboratori invece di dover ottenere le immagini dei loro campioni di cellule in una delle quattro enormi strutture di luce di sincrotrone, di dimensioni simili a un campo da calcio, attualmente disponibili», afferma Tony McEnroe, il coordinatore del progetto. Il primo del suo tipo Secondo McEnroe, SXT100 è il primo microscopio SXT su scala di laboratorio commerciale del suo tipo al mondo. «Consente ai ricercatori di illuminare singole cellule intere o campioni di tessuto e produrre immagini 3D che non possono essere prodotte in nessun altro modo». L’ingegnosità di SXT100 sta nel suo uso della fonte di luce a raggi X molli ad alte prestazioni basata su un’emissione di plasma prodotta mediante laser. La minuscola palla di fuoco prodotta emette i raggi X molli che vengono usati per l’imaging della cellula, ma produce anche numerosi detriti metallici. Delle ottiche brevettate auto-rigeneranti vengono quindi utilizzate per raccogliere, filtrare e concentrare i raggi X molli sul campione cellulare di cui si vogliono ottenere immagini. «Nessun altra modalità di imaging ad alta risoluzione è capace di ottenere immagini in modo quantitativo dell’organizzazione subcellulare di cellule idratate intere, spesse fino a 15 μm a risoluzioni fino a 40 nm, nel loro stato originario, con una preparazione molto ridotta e senza l’uso di tinture o altri agenti che migliorano il contrasto», aggiunge McEnroe. Inoltre, SXT100 ha ridotto le dimensioni della tecnologia a raggi X molli da 15 000 m2 ad appena 3 m2 e ha tagliato il prezzo delle attrezzature, da oltre 500 milioni di EUR (il costo della costruzione di un sincrotrone) fino a 2,5 milioni di EUR per unità. Aumentare la produttività Con un accesso diretto al microscopio a raggi X molli nel proprio laboratorio, SXT100 sta incrementando di 100 volte la produttività dei ricercatori. Ha inoltre aperto la porta a una gamma di nuovi studi sulla progressione delle malattie che in precedenza non erano possibili a causa dell’accesso limitato alla tecnologia a raggi X molli. «Il progetto SMILE ci ha consentito di convalidare le prestazioni della fonte di illuminazione a raggi X molli, che è la tecnologia di base al centro del microscopio a raggi X molli miniaturizzato», dice McEnroe. «Di conseguenza, abbiamo portato con successo SXT100 da un dimostratore del concetto per il microscopio a raggi X molli a uno strumento ben progettato, affidabile e pronto per il mercato». Nel 2017, SiriusXT, il principale partner del progetto SMILE, è stato nominato la migliore Start-up ad alto potenziale in Irlanda da Enterprise Ireland, un riconoscimento che si è dimostrato preziosissimo per ottenere ulteriori investimenti e supporto per il progetto.

Parole chiave

SMILE, SiriusXT, raggi X molli, microscopia a raggi X, SXT, microscopio SXT100

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