I ricercatori dell’Università del Texas ad Austin hanno sviluppato un nuovo super-microscopio capace di vedere in negativo le cellule in 3D grazie al “rumore di fondo” termico

Quando un problema diventa una risorsa

Non sempre un ostacolo è un problema, talvolta può essere uno stimolo che spinge a migliorarsi, certe volte addirittura, visto nella giusta ottica, può diventare persino una risorsa. E’ quello che devono avere pensato Ernst-Ludwig Florin ed il suo team di ricercatori dell’Università del Texas ad Austin quando hanno pensato di servirsi di quello che è universalmente inteso come una “scocciatura” e un problema per dar vita ad una soluzione tecnologica innovativa e dalle potenzialità enormi.

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 Fino ad oggi infatti il “rumore termico di fondo” è sempre stato visto come un ostacolo  nell’osservazione microscopica delle cellule in quanto queste piccolissime variazioni fanno  vibrare in maniera caotica il campione. Il nuovo super-microscopio sviluppato ad Austin  invece se ne serve per ottenere una visione “in negativo” delle cellule. Per farlo si è circondato il  campione da analizzare con nanoparticelle in grado di riflettere la luce laser. Mappando il loro movimento  (dovuto al rumore termico) è possibile ricostruire in 3D la forma del campione. Volendo spiegare in  termini più semplici il funzionamento di questo microscopio è come se per fare la mappatura di una  stanza buia si lanciassero al suo interno delle palline luminose. Osservando come  rimbalzano è possibile non solo intuire la forma della stanza, ma anche percepire la  presenza di oggetti al suo interno come sedie o tavoli.
L’idea di Florin, pubblicata su Nature Communications, rappresenta una soluzione eccentrica che mira a  trasformare un problema finora di difficile soluzione in una risorsa. Oggigiorno infatti, per superare il  problema, si fissa il campione su basi rigide con il rischio però di alterarlo avendo così risultati non  attendibili. A questo punto se non si riesce a “sconfiggere” il rumore di fondo perché non servirsene?

Vedere sempre più piccolo

Il microscopio è ormai uno strumento di uso comune nei laboratori di ricerca. Sul mercato ne sono presenti diverse tipologie che si servono di svariati accorgimenti fisici e tecnologici. Si passa dal classico microscopio ottico, che utilizza un sistema di lenti per focalizzare la luce nell’occhio o nel dispositivo rivelatore di turno, a quello a raggi x fino ad arrivare a quelli elettronici (a scansione, trasmissione o emissione di campo) e a scansione di sonda (SPM). Questi strumenti sono frutto di una lunga gestazione cominciata nel XVI secolo in Olanda con la costruzione dei primi microscopi di tipo ottico. Da lì in poi lo sviluppo di questi strumenti è stato esponenziale, procedendo di pari passo con lo sviluppo tecnologico. Galileo, che definiva questo strumento un “occhialino per vedere le cose minime”, ne costruì uno che poi inviò al principe Federico Cesi, fondatore dell’Accademia dei Lincei, per mostrargliene l’uso. A partire dal XVII secolo molti altri scienziati hanno lavorato allo sviluppo dei microscopi, da Antony van Leeuwenhoek a Robert Hooke. Risale all’inizio del XX secolo lo sviluppo del microscopio elettronico per opera di Ernst Ruska mentre è degli anni Ottanta la costruzione dei primi microscopi a scansione di sonda, inizialmente sviluppati da Gerd Binning ed Heinrich Rohrer e seguito a breve distanza, nel 1986, dall’invenzione del microscopio a forza atomica. Questo nuovo microscopio, ponendosi sulla scia di questa lunga storia, si propone come una nuova pietra miliare che potrà dare rinnovato vigore e una nuova giovinezza a questo strumento.

Nuovi orizzonti

Il “trucco” utilizzato da Florin non è una novità assoluta. Il metodo utilizzato in questo studio infatti risale al 2001 ma, a causa dei limiti della tecnologia di allora, non era mai riuscito a passare dalla teoria alla pratica.

Photo credit cells: Filter Forge via Foter.com / CC BY

Ora che finalmente questa barriera è stata superata questo nuovo microscopio si prepara a sbarcare sul mercato portando grandi novità nel settore della ricerca. Il suo utilizzo infatti potrà fornire agli studiosi una visione ancor più nitida delle cellule permettendo loro di coglierne anche i segreti più nascosti. Al momento questo nuovo strumento è stato utilizzato per l’analisi delle fibrille di collagene, le molecole che fungono da impalcatura per le cellule della pelle, mostrando dettagli finora sconosciuti. Per la costruzione in futuro di organi e tessuti artificiali sempre più simili agli originali è necessario conoscere nei dettagli l’architettura di queste cellule e come funziona il loro network, compito che questo nuovo microscopio ha reso finalmente possibile. La visione privilegiata che offre permetterà infatti di svelare e “rubare” anche i segreti più piccoli della natura, offrendo uno strumento estremamente potente a tutti coloro che vogliano contemplare nuovi, “microscopici”, orizzonti.

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Marco Borghetto

Marco Borghetto

Classe 1991, sono laureato in Ingegneria Aerospaziale al Politecnico di Torino nell'indirizzo Aeromeccanica e Sistemi.