Insidan av ett elektronmikroskop, som kräver vakuumnivåer liknande de man möter i yttre rymden, kan vara en extremt ogästvänlig plats för organiska material. Traditionellt, Livsforskare har kringgått detta problem genom att frysa sina prover så att de säkert kan laddas in i ett mikroskop. Nu, forskare vid Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) har utarbetat ett nytt tillvägagångssätt för att avbilda organiska föreningar.

Genom att suspendera organiska prover i vattenånga, OIST-forskare kunde visa ett annat sätt att se dem i hög upplösning. Forskarna fann att de kunde skicka en elektronstråle, används ofta i mikroskopi, genom ångtät nog att det skulle vara möjligt att hålla prover i sitt ursprung, vått tillstånd och fortfarande möjliggöra ultrahögupplösningsbilder.

Deras studie, publiceras i tidskriften PLOS ETT , tillämpar fysik på ett välkänt problem inom biologin. Resultaten kan förenkla vad som för närvarande är en svår process att avbilda organiskt material.

Vanligtvis, för att se prover – särskilt, ömtåliga organiska prover – inuti ett kraftfullt transmissionselektronmikroskop, forskarna måste göra omfattande förberedelser. Att skapa en isplatta som är en bråkdel av en nanometer tjock med en speciell kristallstruktur kan kräva många försök. Denna arbetsintensiva process, som kan ta månader, inspirerade Cathal Cassidy, huvudförfattare på tidningen och en forskare vid OISTs kvantvågsmikroskopienhet, att prova en annan metod.

"Jag såg att mina kollegor satsade mycket på detta, sa Cassidy, "och jag trodde, "Kunde vi inte bara undvika den här isgrejen helt och hållet?"

Forskarna använde först guld, ett oorganiskt material, för att visa att atomer framgångsrikt kan avbildas inuti vattenånga. Sedan, de tittade på ett virus med samma metod. Provet förblev stabilt, och den resulterande bilden blev skarp, i relativt hög upplösning.

Forskarnas metod eliminerar behovet av att frysa ett prov eller se det genom en kammare. Även om det är effektivt, var och en av dessa vanliga metoder har nackdelar.

Helst isen fungerar som en ren skiva, eller ett fönster - relativt genomskinligt, det gör det möjligt för forskare att se materialet som är upphängt inuti det med minimal störning. Hyllad för att "föra biokemi in i en ny era" av Svenska Akademien, denna metod fick 2017 års Nobelpris i kemi. Dock, frysning tillåter inte forskare att studera dynamiska processer – som den levande interaktionen mellan ett virus och en värdcell.

Växelvis, forskare kan se organiska prover genom att suspendera dem i vätska, innesluten i en kammare med ultratunna fönster. Dessa fönster förhindrar att vätskan sipprar in i vakuumkammaren och skadar elektronpistolen. Än, tunna som de är, även dessa minimala hinder försämrar bildkvaliteten. Kammarens geometri begränsar också avsevärt forskare i hur mycket de kan luta ett prov för en tredimensionell vy.

Metoden som utarbetats av OIST-forskare ger ett genomförbart alternativ till dessa populära metoder. Provet suspenderas i vattenånga, som pumpas in i den del av röret som omger provet och snabbt pumpas ut igen. Små öppningar ovanför och under provet tillåter elektronstrålen att passera direkt genom det. Eftersom provet inte är inneslutet av is eller glas, den kan lutas för tredimensionell avbildning.

Cassidy betonade att studien är ett första steg mot högupplöst avbildning av hydratiserade prover i vattenånga. Han sa att han hoppades att biologer skulle bygga vidare på resultaten. Forskarnas studie och ytterligare material – inklusive rådata – finns i tidskriften PLOS ETT .

"Vem som helst som vill prova det eller leka med det, de kan göra det, " han sa, pekar på tillgången till data. "Om någon annan tar taktpinnen och driver detta framåt, Jag skulle vara riktigt nöjd med det."