Innan bakterier som virus kan göra dig sjuk, de måste först landa på en av dina celler - Mars Rover -stil - och sedan slå in.

Ett team av fysikaliska kemister på Duke bygger ett mikroskop så kraftfullt att det kan upptäcka dessa små bakterier i infektionsakten.

Teamet har skapat en ny 3D "viruskamera" som kan spionera på små virala bakterier när de snurrar runt i realtid. I en video fångad av mikroskopet, du kan se hur ett lentivirus studsar och ryser genom ett område som är lite bredare än ett människohår.

Nästa, de hoppas kunna utveckla denna teknik till en multifunktionell "magisk kamera" som låter dem se inte bara de dansande virusen, men också de mycket större cellmembranen som de försöker spruta.

"Det vi verkligen försöker undersöka är virusets allra första kontakter med cellytan - hur det kallar receptorer, och hur det tappar sitt kuvert, "sa gruppledaren Kevin Welsher, biträdande professor i kemi vid Duke. "Vi vill se den processen i realtid, och för att göra det, vi måste kunna låsa fast viruset redan från första stund. "

Detta är inte det första mikroskopet som kan spåra realtid, 3D -rörelser av enskilda partiklar. Faktiskt, som postdoktor vid Princeton, Welsher byggde en tidigare modell och använde den för att spåra en ljus fluorescerande pärla när den fastnar i cellens membran.

Men den nya viruskameran, byggd av Duke postdoc Shangguo Hou, kan spåra partiklar som rör sig snabbare och svagare jämfört med tidigare mikroskop. "Vi försökte övervinna en hastighetsbegränsning, och vi försökte göra det med så få foton som möjligt som samlats in, "Sa Welsher.

Möjligheten att upptäcka dimmerpartiklar är särskilt viktig vid spårning av virus, Sa Welsher. Dessa små buntar av proteiner och DNA avger naturligt inget ljus, så att se dem under ett mikroskop, forskare måste först hålla något fluorescerande på dem. Men många ljusa fluorescerande partiklar, som kvantprickar, är ganska stora jämfört med storleken på de flesta virus. Att fästa en är ungefär som att sätta en baseboll på en basket - det finns en god chans att det kan påverka hur viruset rör sig och interagerar med celler.

Det nya mikroskopet kan upptäcka det svagare ljuset som avges av mycket mindre fluorescerande proteiner - vilket, om viruset är en basketboll, är ungefär lika stora som en ärt. Fluorescerande proteiner kan också sättas in i det virala genomet, vilket gör att de kan införlivas i viruset när det monteras.

"Det var det stora steget för oss, "Welsher sa, "Vi behövde inte använda en kvantpunkt, vi behövde inte använda en konstgjord fluorescerande pärla. Så länge det fluorescerande proteinet var någonstans i viruset, vi kunde upptäcka det. "För att skapa deras virala video, Welsher team anställde Duke's Viral Vector Core för att sätta in ett gult fluorescerande protein i deras lentivirus.

Nu när virusspårningsmikroskopet är igång, teamet är upptagna med att bygga ett laserskanningsmikroskop som också kommer att kunna kartlägga cellytor i närheten. "Så om vi vet var partikeln är, vi kan också avbilda runt den och rekonstruera vart partikeln går, "Welsher sa." Vi hoppas kunna anpassa detta till att fånga virusinfektion i realtid. "