MIT opretter en billeddannelsesmetode med en nøjagtighed på 10 nanometer

En ny billig billedbehandlingsteknik fra MIT-ingeniører vil gøre det muligt for videnskabsmænd at afbilde virus og,

måske endda individuelle biomolekyler.Det er baseret på ekspansionsmikroskopi. Denne tilgang indebærer at indlejre biologiske prøver i en hydrogel og derefter udvide dem, før de afbildes med et mikroskop. Til den nye billedbehandlingsteknik udviklede forskerne en ny type hydrogel. Dens egenskab er, at den understøtter en mere ensartet konfiguration. Dette gør det igen muligt at afbilde små biologiske strukturer med større præcision.

Denne grad af præcision vil hjælpe med at studere de grundlæggende molekylære interaktioner, der gør livet muligt, forklarer Edward Boyden, professor ved MIT. 

Laboratorier rundt om i verden er begyndt at brugeekspansionsmikroskopi siden Boydens laboratorium først introducerede det i 2015. Med denne teknik forstørrer forskere fysisk deres prøver til cirka fire gange deres lineære størrelse, før de afbilder dem. Dette giver dem mulighed for at skabe billeder i høj opløsning uden dyrt udstyr. 

I en artikel offentliggjort i 2017, laboratorietBoydena demonstrerede en opløsning på ca. 20 nanometer ved hjælp af en proces, hvor prøverne blev udvidet to gange før billeddannelse. Denne tilgang såvel som tidligere versioner af ekspansionsmikroskopi er baseret på en absorberende polymer fremstillet af natriumpolyacrylat. Disse geler svulmer op, når de udsættes for vand. En af deres kritiske begrænsninger er imidlertid, at de ikke er helt ensartede i struktur eller tæthed. Denne ujævnhed fører til let forvrængning af prøveformen under dens udvidelse, hvilket begrænser den opnåelige nøjagtighed.

For at overvinde dette har MIT udviklet en nygel - tetragel, som danner en mere forudsigelig struktur. Ved at kombinere tetraedriske polyethylenglycolmolekyler med tetraedriske natriumpolyacrylater var forskerne i stand til at skabe en gitterstruktur. Det er meget mere homogent end de frie radikaler-syntetiserede natriumpolyacrylathydrogeler, der tidligere er blevet brugt.

Forskere har vist nøjagtigheden af ​​den nye tilgangtil billeddannelse ved at bruge den til at udvide herpes simplex-virus type 1 (HSV-1) partikler. De har en karakteristisk sfærisk form. Efter at have udvidet de virale partikler sammenlignede forskerne figurerne med de former, der blev opnået ved hjælp af elektronmikroskopi. Det viste sig, at forvrængningen var meget lavere end i tidligere versioner af ekspanderende mikroskopi. Dette gjorde det muligt at opnå en nøjagtighed på ca. 10 nanometer.

Læs mere

Det stormigste sted på jorden: hvorfor Drake Passage er den farligste rute til Antarktis

Ny uranforbindelse slår rekord for unormal ledningsevne

Mars Express hjalp med at finde ud af, hvor og hvordan vandet forsvandt fra den røde planet