Новости химической науки > Электронный микроскоп сможет наблюдать за живыми системами

Исследователи из Японии продемонстрировали, что если покрыть личинку насекомого слоем обычного детергента, известного под коммерческим наименованием Tween-20, насекомое может выжить в условиях разряжения, характерного для камеры электронного микроскопа. Новая методика может помочь изображения живых систем с высоким разрешением.

Увы, но большинство живых организмов, помещенных в камеру электронного микроскопа, ожидает ужасный конец. Низкое давление внутри камеры будет способствовать быстрому испарению воды, образующей жидкости тела, в результате чего организм погибнет, в лучшем в случае, за пару минут. Однако Такахито Харияма (Takahiko Hariyama) с коллегами с удивлением обнаружил, что личинки мушки-дрозофилы оставались живыми и прекрасно себя чувствовали в камере сканирующего электронного микроскопа [scanning electron microscope (SEM)] более часа.

Полученные изображения высокого разрешения показали, что каждая личинка покрыта тонким слоем мембраны, что позволяло предположить, что внеклеточное вещество [extra cellular substance (ECS)] насекомых каким-то образом защищает их от высокого разрешения. Однако те же самые личинки, будучи помещены в вакуумную камеру без воздействия пучком электронов сканирующего электронного микроскопа, умирали.

Хаприяма поясняет, что само по себе внеклеточное вещество не может защитить животных от высокого вакуума, однако электронный пучок инициирует поперечную сшивку этого внеклеточного вещества, приводящую к образованию прочного полимерного материала. Именно это покрытие, защищавшее все тело личинки и названное исследователями «нанокостюмом» («nano-suit»), защищает личинку от смертельной дегидратации.

На следующем этапе Харияма исследовал внеклеточное вещество дрозофил с помощью ИК-спектроскопии с Фурье-накоплением, результаты этого исследования указали на наличие большого количества в этом веществе амфифильных молекул. Изучение других растворов амфифильных молекул показало, что поверхностно-активное вещество Tween-20, которое часто используется как эмульгатор и детергент, ведет себя подобным образом, в результате бомбардировки электронами образуя тонкую мембрану. Полученная таким образом защитная мембрана демонстрирует сходные свойства в условиях анализа образца с помощью сканирующей электронной микроскопии, что означает – теперь с помощью нового нанокостюма возможно защитить и другие биологические виды.

Рисунок из Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2013, DOI: 10.1073/pnas.1221341110

Харияма подчеркивает, что почти все живые организмы, которые сами не производят внеклеточное вещество, умирают в камере сканирующего электронного микроскопа за минуты, однако если их обмакнуть в раствор Tween-20, они сохраняют активность в течение 30 минут. Методика может быть использована на личинках ряда насекомых, ракообразных и арахнидов. После извлечения из камеры сканирующего электронного микроскопа личинки могли продолжать развиваться, нормально продолжая свой жизненный цикл, в большинстве случаев дорастая до состояния взрослой особи.

Сьюзен Андерсон (Susan Anderson), специалист по электронной микроскопии, отмечает, что возможность применения сканирующей электронной микроскопии для изучения живых биологических объектов в условиях глубокого вакуума может стать революцией в электронной микроскопии. Она подчеркивает, что методика очень перспективна, и следующая задача, которую хотелось бы решить – применить ее к отдельным клеткам и тканям.

Источник: Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2013, DOI: 10.1073/pnas.1221341110

метки статьи: #аналитическая химия, #химия полимеров