Portare colore alle immagini al microscopio elettronico è un problema complicato. Si potrebbe plausibilmente affermare che il colore non esiste su quella scala, perché le cose immaginate da un microscopio elettronico sono più piccole della lunghezza d'onda della luce visibile. Ma ciò non ha impedito agli scienziati di provare, o almeno di sviluppare tecniche per approssimarlo.
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L'ultima, descritta in un articolo su Cell degli scienziati dell'Università della California, San Diego, attribuisce il colore artificiale alle strutture biologiche, il che potrebbe aiutarci a comprendere meglio le strutture e le funzioni all'interno delle cellule. Sono i primi a utilizzare questo metodo su materiale organico, abbinando fino a tre colori e facendo, in un esempio, una regione del Golgi verde e una membrana del plasma rossa.
"Aggiunge molte informazioni aggiuntive alla microscopia elettronica convenzionale", afferma Stephen Adams, autore principale dell'articolo. "Speriamo che sia una tecnica generale che le persone useranno per questa mappatura ad altissima risoluzione di qualsiasi molecola, davvero, che vogliono".
Poiché tecnologie come questa aumentano la risoluzione delle immagini, potrebbe consentire agli scienziati di sbirciare all'interno delle cellule stesse e identificare i corpi al loro interno in modo più dettagliato. Sotto un microscopio tradizionale a base di luce, è impossibile immaginare qualcosa di più piccolo della lunghezza d'onda della luce che utilizza il microscopio, che è di circa 250 nanometri, spiega Brian Mitchell, professore associato di biologia cellulare e molecolare alla Northwestern University. "Questa è un'area piuttosto grande, quindi se stai cercando di dire che questa proteina davvero importante che hai trovato è all'interno di una membrana o all'esterno di una membrana, è davvero difficile dire che quando non puoi scendere al di sotto di quella risoluzione di 250 nm ", afferma.
Nel frattempo, le immagini in bianco e nero generate da un microscopio elettronico presentano un problema simile: sebbene la risoluzione fornita dall'oscilloscopio sia eccezionale, può essere difficile distinguere tra diverse strutture cellulari su una scala di grigi.
La tecnica utilizzata da Adams e dall'azienda è una sorta di combinazione di microscopia ottica, che fa rimbalzare la luce dagli oggetti, e microscopia elettronica, che fa rimbalzare gli elettroni dagli oggetti. Innanzitutto, usano un'immagine generata da un microscopio ottico per identificare le strutture che vogliono evidenziare. Introducono una piccola quantità di metallo delle terre rare e ne sovrappongono la struttura. Quindi lo sottopongono a un microscopio elettronico.
Quando il microscopio spara elettroni sul tessuto, alcuni passano attraverso, e altri colpiscono materiali più spessi o più pesanti e rimbalzano, un po 'come una radiografia. Alcuni colpiscono il metallo delle terre rare e vi spostano un elettrone, facendolo volare via; insieme a un po 'di energia, distinta dal particolare metallo utilizzato, e questo è ciò che il loro microscopio sta misurando. La tecnica si chiama spettroscopia di perdita di energia elettronica.
Adams ha immaginato strutture cellulari come il complesso del Golgi, proteine sulla membrana plasmatica e persino proteine sulle sinapsi del cervello. "Per molti esperimenti biologici, è utile avere un ingrandimento molto elevato per vedere davvero dove si trovano queste proteine o dove si trova questa molecola particolare nella cellula e cosa sta facendo", dice. "Spesso ti dà un'idea di quale sia la funzione."
Questo non è solo accademico, sottolinea Mitchell. Sapere cosa sta succedendo all'interno di una cellula può essere utile nella diagnosi e nel trattamento della malattia.
"Se hai una proteina che, per esempio, si localizza su una sottostruttura cellulare ... e forse in quella situazione di malattia, la proteina non va dove dovrebbe andare", dice Mitchell. "Osservando la localizzazione della proteina, dici" hey, questa proteina non sta andando dove dovrebbe, è probabilmente quello che sta alla base del meccanismo per cui la cellula non funziona come dovrebbe, e potrebbe essere alla base del perché questa malattia fa quello che fa. '”
L'articolo Cell non è l'unico tentativo di fornire immagini a colori da microscopi elettronici. Un altro è la microscopia elettronica a luce correlativa, che contrassegna le strutture cellulari in un'immagine del microscopio ottico con molecole fluorescenti per individuarle, quindi utilizza un microscopio elettronico per immaginarle e sovrappone le due immagini. Un altro è l'etichettatura immunogold, che lega le particelle d'oro agli anticorpi e che quindi appaiono in un'immagine al microscopio elettronico a causa della densità dell'oro. Ognuno ha il suo problema: il primo richiede due immagini diverse, da microscopi diversi, che riducono la precisione; e quest'ultimo può dare una colorazione poco chiara.
Il documento è stato l'ultimo a portare il nome di Roger Tsien, un chimico vincitore del premio Nobel, morto ad agosto. Tsien era meglio conosciuto per l'uso di una proteina fluorescente di meduse per illuminare le strutture cellulari.
"[Questo documento] è stato il culmine di quasi 15 anni di lavoro, quindi penso che sia un altro retaggio che gli è rimasto", afferma Adams. "Questa è la speranza, che porterà avanti a nuove idee e nuovi modi per migliorare il microscopio elettronico e la sua utilità."
