Bild
Digital illustration av den nya mikroskopitekniken.
De biomolekyler forskarna vill studera placeras i ett chip bestående av små rör i nanostorlek – nanokanaler. Chippet tillförs provvätska, fästs i ett optiskt mörkfältsmikroskop och belyses med synligt ljus.
Foto: Chalmers tekniska högskola | Yen Strandqvist och Daniel Spacek, Neuron Collective
Länkstig

Mikroskopimetod bereder väg för nya upptäckter

Publicerad

En banbrytande mikroskopiteknik som gör det möjligt att studera biomolekyler, naturens minsta biologiska byggstenar, på ett nytt, mer effektivt sätt. Det presenterar nu forskare från Chalmers och Göteborgs universitet, som använder så kallade nanokanaler för att undersöka molekylerna.

– Den här nya mikroskopimetoden öppnar nya möjligheter för att studera små biomolekyler. Detta kommer att ge oss nya insikter om den biologiska funktionen hos celler och vävnader, säger Giovanni Volpe, professor vid institutionen för fysik på Göteborgs universitet.

Biomolekyler är lika små som svårfångade och livsviktiga eftersom de är byggstenarna för allt liv. För att få dem att avslöja sina hemligheter med hjälp av optisk mikroskopi behöver forskarna idag antingen märka dem med en självlysande etikett eller sätta fast dem på en yta. 

– Med dagens metoder kan du aldrig vara helt säker på att märkningen eller ytan som molekylen fästs på inte påverkar din molekyls egenskaper. Med hjälp av vår teknik, som inte kräver något av detta, visar den upp sin helt naturliga silhuett, eller optiska signatur, vilket gör att vi kan analysera molekylen precis som den är, säger forskningsledaren Christoph Langhammer, professor vid institutionen för fysik på Chalmers. Han har arbetat fram den nya metoden tillsammans med forskarkollegor inom både fysik och biologi på Chalmers och Göteborgs universitet. 

Den unika mikroskopimetoden bygger på att de molekyler eller partiklar som forskarna vill studera placeras i ett chip som innehåller små rör i nanostorlek, så kallade nanokanaler. En provvätska tillsätts i chippet som sedan belyses med synligt ljus. Den växelverkan som då uppstår mellan ljuset, molekylen och de små vätskefyllda kanalerna gör att molekylen inuti framträder som en mörk skugga och går att se på skärmen som är kopplad till mikroskopet. Genom att studera den kan forskarna också avgöra biomolekylens massa och vikt, samt få indirekt information om molekylens form – vilket inte varit möjligt att göra med en och samma teknik tidigare.

– Nästa steg blir att pressa ned metodens upplösningsgräns mot allt mindre molekyler. I detta sammanhang kommer användningen av den AI-förbättrade mikroskopiprogramvaran DeepTrack, som vi har utvecklat, att visa sig vara kritisk, säger Giovanni Volpe.

Läs mer om projektet och om hur tekniken fungerar i originalartikeln hos Chalmers: Minimal kanal visar genväg mot ny medicin.

För mer information, kontakta: 

Christoph Langhammer, professor, institutionen för fysik, Chalmers
031 772 33 31, clangham@chalmers.se

Om forskningen

Titel: Label-Free Nanofluidic Scattering Microscopy of Size and Mass of Single Diffusing Molecules and Nanoparticles

Vetenskaplig tidskrift: Nature Methods

Skriven av: Barbora Špačková, Henrik Klein Moberg, Joachim Fritzsche, Johan Tenghamn, Gustaf Sjösten, Hana Šípová-Jungová, David Albinsson, Quentin Lubart, Daniel van Leeuwen, Fredrik Westerlund, Daniel Midtvedt, Elin K. Esbjörner, Mikael Käll, Giovanni Volpe och Christoph Langhammer. Forskarna är verksamma vid Chalmers och Göteborgs universitet. Barbora Špačková startar nu en egen forskargrupp vid Tjeckiska vetenskapsakademien i Prag.