(PhysOrg.com) - Es un manto que supera a todos los demás:un manto de carbono microscópico hecho de grafeno que podría cambiar la forma en que se obtienen imágenes de las bacterias y otras células.

Vikas Berry, profesor asistente de ingeniería química en la Universidad Estatal de Kansas, y su equipo de investigación están envolviendo bacterias con grafeno para abordar los desafíos actuales con imágenes de bacterias bajo microscopios electrónicos. El método de Berry crea una capa de carbono que protege a las bacterias, permitiéndoles tomar imágenes en su tamaño natural y aumentando la resolución de la imagen.

El grafeno es una forma de carbono que tiene solo un átomo de espesor, dándole varias propiedades importantes:es impermeable, es el nanomaterial más fuerte, es ópticamente transparente y tiene alta conductancia térmica.

"El grafeno es el material de próxima generación, ", Dijo Berry." Aunque solo tiene un átomo de espesor, el grafeno no permite que pase ni la más pequeña de las moléculas. Es más, es fuerte y muy flexible, por lo que puede adaptarse a cualquier forma ".

El equipo de Berry ha estado investigando el grafeno durante tres años, y Berry vieron recientemente una conexión entre el grafeno y la investigación de imágenes celulares. Debido a que el grafeno es impermeable, decidió utilizar el material para preservar el tamaño de las células bacterianas obtenidas con microscopios electrónicos de alto vacío.

Los resultados de la investigación aparecen en el artículo "Impermeable Graphenic Encasement of Bacteria, "que se publicó en un número reciente de Nano letras , una revista científica mensual publicada por la American Chemical Society. La investigación preliminar del equipo apareció en Nature News en 2010.

El desafío actual con las imágenes de células se produce cuando los científicos utilizan microscopios electrónicos para obtener imágenes de células bacterianas. Debido a que estos microscopios requieren un alto vacío, eliminan el agua de las células. Las células biológicas contienen entre un 70 y un 80 por ciento de agua, y el resultado es una célula muy reducida. Como resultado, es un desafío obtener una imagen precisa de las células y sus componentes en su estado natural.

Pero Berry y su equipo crearon una solución al desafío de las imágenes aplicando grafeno. El grafeno actúa como una capa impermeable alrededor de las bacterias para que las células retengan agua y no se encojan bajo el alto vacío de los microscopios electrónicos. Esto proporciona una imagen microscópica de la célula en su tamaño natural.

Las capas de carbono se pueden envolver alrededor de las bacterias utilizando dos métodos. El primer método consiste en poner una hoja de grafeno encima de las bacterias, muy parecido a cubrirse con una sábana. El otro método consiste en envolver las bacterias con una solución de grafeno, donde las láminas de grafeno envuelven las bacterias. En ambos casos, las láminas de grafeno se funcionalizaron con una proteína para mejorar la unión con la pared celular bacteriana.

Bajo el alto vacío de un microscopio electrónico, las bacterias envueltas no cambiaron de tamaño durante 30 minutos, dando a los científicos el tiempo suficiente para observarlos. Este es un resultado directo de la alta resistencia e impermeabilidad de la capa de grafeno, Berry dijo.

Las otras propiedades extraordinarias del grafeno mejoran la resolución de las imágenes en microscopía. Su transparencia electrónica permite una imagen limpia de las células. Dado que el grafeno es un buen conductor de calor y electricidad, la carga electrónica local y el calentamiento se realizan fuera de la capa de grafeno, dando una visión clara del pozo de la célula bacteriana. Las células bacterianas no envueltas aparecen oscuras con una pared celular indistinguible.

"Excepcionalmente, el grafeno tiene todas las propiedades necesarias para obtener imágenes de bacterias a alta resolución, ", Dijo Berry." El proyecto proporciona una ruta muy simple para obtener imágenes de muestras en su estado húmedo nativo ".

El proceso tiene potencial para influir en la investigación futura. Los científicos siempre han tenido problemas para observar muestras líquidas con microscopios electrónicos, pero el uso de capas de carbono podría permitirles obtener imágenes de muestras húmedas en el vacío. Las características fuertes e impermeables del grafeno garantizan que las células envueltas se puedan visualizar fácilmente sin degradarlas. Berry dijo que podría ser posible en el futuro usar grafeno para mantener viva la bacteria en el vacío mientras se observa su bioquímica bajo un microscopio.

La investigación también allana el camino para mejorar la microscopía de proteínas. Las proteínas actúan de manera diferente cuando están secas y cuando están en solución acuosa. Hasta ahora, la mayoría de los estudios de proteínas se han realizado en fases secas, pero la investigación de Berry puede permitir que las proteínas se observen más en ambientes acuosos.

“Esta investigación podría ser el punto de evolución para el procesamiento de muestras sensibles con grafeno para lograr imágenes mejoradas, "Dijo Berry.