Un equipo de científicos rusos que trabaja en cooperación con colegas internacionales utilizó un nuevo método que combina observaciones microscópicas visuales y registro del espectro de fotoemisión que se puede utilizar para crear un mapa del estado físico y químico de la superficie celular. El equipo estudió las células del bacilo del colon Escherichia coli, que son un material prometedor para el desarrollo de tecnologías similares a la naturaleza. El estudio fue financiado con una subvención de la Russian Science Foundation, y el artículo al respecto se publicó en el Resultados en Física diario.

Los estudios de objetos similares a la naturaleza son un campo de la ciencia en desarrollo activo basado en el uso de materiales biológicos. Entre otras cosas, incluye tecnologías para el desarrollo de construcciones nanométricas a partir de macromoléculas biológicas:ADN, cápsulas de proteínas y conjugadores, y complejos de nucleoproteínas. Sin embargo, Para crear tales estructuras, los científicos deben comprender cómo funciona un sistema biológico en su conjunto, y también tener tecnologías que permitan tal construcción, composición y puesta a punto estructural.

Uno de los mejores temas para el desarrollo de estas tecnologías son las células del bacilo del colon. E. coli que se puede cultivar fácilmente en condiciones de laboratorio. Las bacterias producen proteínas similares a la ferritina llamadas Dps. Una de sus principales funciones en una célula es la acumulación de diferentes compuestos de hierro (de forma fija y no más de 5 nm de tamaño) dentro del glóbulo proteico. Tales moléculas pueden obtenerse utilizando un método de extracción largo y relativamente bastante caro con diferentes medios de fraccionamiento. Alternativamente, los E. coli las propias células pueden funcionar como una fábrica para una producción controlada, formación, transporte, y distribución de estas proteínas con núcleos inorgánicos. Sin embargo, las cuestiones del estado físico y químico de los compuestos de hierro, así como su constricción atómica y electrónica local dentro de las células bacterianas y en sus superficies permanecen abiertas. Actualmente no existen métodos experimentales directos universales que sean lo suficientemente precisos y químicamente sensibles para el estudio de micropartículas en las superficies de estructuras biológicas (por ejemplo, células).

Un equipo de científicos de la Universidad Estatal de Voronezh junto con sus colegas (incluidos representantes de la Universidad Federal Báltica Immanuel Kant) fueron los primeros en estudiar las células bacterianas utilizando el método de microscopía electrónica de fotoemisión (PEEM). Permitió a los investigadores observar visualmente a individuos E. coli células y potencialmente para estudiar el estado físico y químico de sus superficies. El equipo confirmó que PEEM era cualitativamente aplicable para este tipo de investigación.

"Un equipo de la Universidad Estatal de Voronezh, con el apoyo de la Russian Science Foundation, utilizó un conjunto de métodos de investigación de alta resolución, incluida la espectroscopia de fotoelectrones de rayos X y la microscopía electrónica de barrido, que confirmaron la eficacia del método utilizado. Los resultados mostrados por el grupo se mantienen una esperanza para un uso más amplio de PEEM para la bioimagen de objetos celulares con nanopartículas inorgánicas integradas. En otras palabras, PEEM se puede utilizar para mapear inclusiones inorgánicas en la superficie celular, es decir, para obtener información sobre qué átomos y en qué estado se localizan en la membrana de una célula bacteriana a escala microscópica. Se aplicó la técnica de espectroscopia fotoelectrónica de rayos X con el uso de la radiación de sincrotrón de anillo de almacenamiento del Instituto Kurchatov del Centro Nacional de Investigación, "dijo el jefe del proyecto, Profesor asociado Sergey Turishchev.

"En el futuro, planeamos aumentar el poder de resolución de este enfoque para poder obtener datos precisos sobre la superficie de celdas individuales o incluso áreas específicas en ellas. Además, nos gustaría considerar la aplicación de este método no solo a células bacterianas con membranas bastante resistentes, sino también a las células eucariotas, "comentó Sergey Antipov, Profesor asociado y director del grupo de ciencias de Biofísica Molecular y Bionanotecnologías de la Facultad de Ciencias de la Vida, Universidad Federal Báltica Immanuel Kant.