(Phys.org) —Una nueva técnica que atrapa la luz en la nanoescala para permitir el monitoreo en tiempo real de las moléculas individuales que se doblan y flexionan puede ayudar a comprender cómo los cambios dentro de una célula pueden conducir a enfermedades como el cáncer.

Un nuevo método que utiliza una luz estrechamente confinada atrapada entre espejos de oro a una milmillonésima parte de un metro de distancia para ver cómo las moléculas `` bailan '' en tiempo real podría ayudar a los investigadores a descubrir muchos de los procesos celulares que son esenciales para toda la vida. y cómo pequeños cambios en estos procesos pueden conducir a enfermedades como el cáncer o el Alzheimer.

Investigadores de la Universidad de Cambridge han demostrado cómo usar la luz para ver moléculas individuales dobladas y flexionadas a medida que se mueven a través de una membrana celular modelo. para comprender mejor el funcionamiento interno de las células. Los detalles se publican hoy (12 de agosto) en la revista Informes científicos .

La membrana es vital para el funcionamiento normal de las células; manteniendo los virus fuera pero permitiendo moléculas seleccionadas, como las drogas, conseguir a través de. Esta primera línea crítica de defensa celular está formada por una capa de lípidos grasos, solo unos pocos nanómetros de espesor.

Sin embargo, cuando la membrana celular está dañada, los invasores no deseados pueden entrar en la celda. Muchas enfermedades degenerativas, como el Alzheimer, Parkinson Se cree que la fibrosis quística y la distrofia muscular se originan por daños en la membrana celular.

La capacidad de observar cómo las moléculas de lípidos individuales interactúan con su entorno puede ayudar a los investigadores a comprender no solo cómo se comportan estas y otras enfermedades en sus primeras etapas, pero también muchos de los procesos biológicos fundamentales que son clave para toda la vida.

Para ver el comportamiento de la membrana celular a nivel de moléculas individuales, el equipo de Cambridge, trabajando con investigadores de la Universidad de Leeds, los apretó en un pequeño espacio entre las facetas doradas reflejadas de una nanopartícula situada justo encima de una superficie dorada plana.

Mediante un control de alta precisión de la geometría de las nanoestructuras, y usando espectroscopía Raman, una técnica de identificación molecular ultrasensible, la luz puede quedar atrapada entre los espejos, permitiendo a los investigadores "tomar huellas dactilares" de moléculas individuales. "Es como tener una lupa extremadamente poderosa hecha de oro, ", dijo el profesor Jeremy Baumberg del Centro NanoPhotonics en el Laboratorio Cavendish de Cambridge, quien dirigió la investigación.

El análisis de los colores de la luz que dispersan los espejos permitió ver las diferentes vibraciones de cada molécula dentro de este intenso campo óptico. "Probar muestras biológicas tan delicadas con luz nos permite observar estas moléculas danzantes durante horas sin cambiarlas ni destruirlas, ", dijo el coautor Felix Benz. Las moléculas están hombro con hombro como árboles en un bosque, mientras que unos pocos se mueven hacia los lados.

Observando continuamente la luz dispersa, Se ven moléculas individuales entrando y saliendo de los pequeños espacios entre los espejos. El análisis cuidadoso de las firmas de diferentes partes de cada molécula permitió observar cualquier cambio en la forma de la molécula, lo que ayuda a comprender cómo se pueden descubrir sus sitios de reacción cuando están en el trabajo. Lo más emocionante es que el equipo dice que no se espera que estos movimientos de flexión y flexión ocurran en las escalas de tiempo lentas del experimento. permitiendo a los investigadores hacer videos de su progreso.

"Es completamente asombroso ver cómo las moléculas cambian de forma en tiempo real, "dijo Richard Taylor, autor principal del artículo.

Los nuevos conocimientos de este trabajo sugieren formas de develar procesos que son esenciales para toda la vida y comprender cómo los pequeños cambios en estos procesos pueden causar enfermedades.