Los científicos de la Universidad de Rice dirigieron un proyecto para "ver" y medir el espacio en materiales porosos, incluso si ese espacio es demasiado pequeño o frágil para los microscopios tradicionales.

El laboratorio de Rice de la química Christy Landes inventó una técnica para caracterizar tales espacios a nanoescala, un avance importante hacia el proyecto en curso de su grupo para separar eficientemente las "proteínas de interés" para la fabricación de fármacos. También debería beneficiar el análisis de materiales porosos de todo tipo, como cristales líquidos, hidrogeles, polímeros e incluso sustancias biológicas como el citosol, los fluidos compartimentados en las celdas.

La investigación con colaboradores de la Universidad de California, Los Ángeles (UCLA) y la Universidad Estatal de Kansas aparece en la revista American Chemical Society ACS Nano .

Es fácil usar un compuesto químico fluorescente para etiquetar, o "etiqueta, "un material y sacarle una foto, Landes dijo. "¿Pero qué pasa si lo que quieres una imagen es casi nada? Ese es el problema que tuvimos que resolver para comprender qué estaba pasando en el material de separación".

El equipo tiene como objetivo mejorar la separación de proteínas en un proceso llamado cromatografía, en el que las soluciones fluyen a través de material poroso en una columna. Debido a que diferentes materiales viajan a diferentes velocidades, los componentes se separan y se pueden purificar.

"Aprendimos que en agarosa, un material poroso utilizado para separar proteínas, la agrupación de cargos es muy importante, ", Dijo Landes. Si bien el proyecto de proteínas tuvo éxito, "cuando comparamos los datos experimentales con nuestra teoría, hubo algo adicional que contribuyó a la separación que no pudimos explicar ".

La respuesta parecía estar en cómo las partículas cargadas, como los ligandos a nanoescala, se arreglaban en los poros. "Era la única explicación posible, ", Dijo Landes." Así que necesitábamos una forma de visualizar los poros ".

Técnicas estándar como la fuerza atómica, La microscopía de rayos X y electrónica requeriría que las muestras se congelen o se sequen. "Eso encogería, agrandaría o cambiaría sus estructuras, " ella dijo.

Al equipo se le ocurrió combinar su experiencia con las técnicas de microscopía de superresolución y espectroscopía de correlación de fluorescencia, ganadoras del Premio Nobel. La microscopía de superresolución es una forma de ver objetos con resoluciones por debajo del límite de difracción, que restringe la visión de cosas que son más pequeñas que la longitud de onda de la luz dirigida hacia ellas.

La espectroscopia de correlación es una forma de medir las partículas fluorescentes a medida que fluctúan. Al procesar los datos recopilados mediante una combinación de microscopía de súper resolución y espectroscopía de correlación, los investigadores mapearon porciones del material para ver dónde tendían a agruparse las partículas cargadas.

La técnica combinada, que ellos llaman fcsSOFI (para "imágenes de fluctuación óptica de superresolución de espectroscopia de correlación de fluorescencia"), mide las etiquetas fluorescentes a medida que se difunden en los poros, lo que permite a los investigadores caracterizar simultáneamente dimensiones y dinámicas dentro de los poros. El laboratorio probó su técnica tanto en hidrogeles de agarosa blanda como en cristales líquidos liotrópicos. Próximo, planean extender su mapeo a espacios tridimensionales.

"Ahora tenemos las dos piezas de nuestro rompecabezas:podemos ver nuestras proteínas interactuando con cargas dentro de nuestro material poroso, y podemos medir los poros, Landes dijo. "Esto tiene relevancia directa para el problema de la separación de proteínas para la industria farmacéutica de $ 100 mil millones".