Capturar el movimiento de las moléculas no es una tarea fácil. Científicos del Center for Soft and Living Matter, dentro del Instituto de Ciencias Básicas (IBS) pudimos observar el movimiento de moléculas almacenadas dentro de una bolsa de grafeno sin necesidad de teñirlas. Publicado en Materiales avanzados , este estudio allana el camino para observar la dinámica de los componentes básicos de la vida, como proteínas y ADN, así como el autoensamblaje de otros materiales.

Un tercio del diámetro de un cabello humano es aproximadamente el tamaño más pequeño que los ojos humanos pueden ver sin ayuda. Para distinguir objetos más pequeños, necesitamos microscopios. Podemos apreciar células y bacterias con microscopios ópticos, mientras que los virus y las moléculas son visibles solo bajo un microscopio electrónico. En lo ultimo, las imágenes están formadas por electrones disparados sobre una muestra. Como los electrones tienen una longitud de onda mucho más corta en comparación con la luz, La microscopía electrónica proporciona un aumento mucho mayor que la microscopía óptica. Sin embargo, el haz de electrones destruye la muestra y si hay agua presente, tiende a descomponerse en burbujas. Por lo tanto, La microscopía electrónica es adecuada para visualizar inertes, muestras muertas, mientras que la materia viva está químicamente bloqueada en su lugar.

Los científicos del IBS rompieron esta regla y visualizaron cadenas de átomos no fijas, llamados polímeros, nadando en un líquido dentro de las bolsas de grafeno. Estos consisten en 3-5 capas de grafeno en la parte inferior y dos en la parte superior. Las láminas son impermeables a pequeñas moléculas, y también evitar que el haz de electrones dañe instantáneamente la muestra:los científicos tuvieron un promedio de 100 segundos para admirar el movimiento dinámico de las moléculas de polímero individuales, antes de que estos fueran destruidos por el haz de electrones. Durante estos valiosos segundos, las moléculas cambian de posición, reorganizar o "saltar". "Fue increíble ver cómo estas macromoléculas orgánicas flexibles bailaban, "dice Hima Nagamanasa, primer coautor del artículo. "Las moléculas se mueven mucho más rápido a granel. Nos sorprendió ver que se mueven más lentamente aquí. Creemos que la unión a la superficie del bolsillo funcionó a nuestro favor para frenarlas, sin eso, probablemente veríamos sólo una imagen borrosa ".

Previamente, Los científicos necesitaban teñir muestras con moléculas de metal o colorantes para hacerlas visibles dentro de la bolsa de grafeno. El metal tiene una alta reflexibilidad, lo que significa que puede brillar, por lo que se puede utilizar para obtener buenas imágenes. Sin embargo, los enlaces químicos entre la muestra y el metal o el tinte cambian las características de la molécula de la muestra. En este estudio, la bolsa de grafeno es lo suficientemente delgada como para que su contenido se pueda observar en tiempo real sin ninguna tinción.

En particular, los científicos trabajaron con dos polímeros:uno con azufre, poliestireno sulfonato, y uno sin, óxido de polietileno. Esto les permitió mostrar que el contraste bajo el microscopio proviene de la estructura del polímero, hecha de átomos de carbono e hidrógeno, en lugar del azufre. "La mayoría de las moléculas producidas por organismos vivos tienen una columna vertebral hecha de carbono e hidrógeno, y por eso esperamos extender esta investigación al estudio de las interacciones entre el ADN y las proteínas, "explica el primer coautor Huan Wang. Además, dado que los científicos utilizaron un microscopio electrónico estándar, esperan que esta técnica se utilice en otros laboratorios.