Komórki roślinne oglądane dokładniej niż kiedykolwiek wcześniej. Nowa technika pomoże rozwinąć druk 3D

Komórki roślinne są niezwykle niewdzięczne do badań. Zamrażanie próbek lub umieszczanie ich w próżni często kończy się trwałym uszkodzeniem. Teraz zespół amerykańskich fizyków wykorzystał najnowszą odmianę skaningowej mikroskopii optycznej do badania składu ścian komórkowych topoli bez uszkadzania próbek.
Skaningowa mikroskopia optyczna bliskiego pola to technika nieinwazyjna, w której końcówka sondy mikroskopu rozprasza impulsy światła, aby wygenerować obraz próbki
Skaningowa mikroskopia optyczna bliskiego pola to technika nieinwazyjna, w której końcówka sondy mikroskopu rozprasza impulsy światła, aby wygenerować obraz próbki

Zespół uczonych z Oak Ridge National Laboratory pod kierownictwem Aliego Passiana opracował nową technikę obserwacji nanoskalowych struktur komórkowych. Chociaż ściany komórkowe roślin są trudne do badania ze względu na obecność złożonych polimerów jak mikrofibryle, naukowcy osiągnęli rozdzielczość ponad 20 nm, czyli ok. 1000 razy mniejszą niż kosmyk ludzkiego włosa. Szczegóły opisano w Communications Materials.

Nasza technika pozwoliła nam przyjrzeć się morfologii próbki oraz jej właściwościom optycznym i chemicznym w skali nanometrycznej – wszystko w ramach jednego pomiaru.Ali Passian

W badaniu wzięli udział także naukowcy z Uniwersytetu Aix-Marseille, Interdyscyplinarnego Centrum Nanonauki w Marsylii, Instytutu Fresnela i firmy Neaspec.

Do tej pory te właściwości optyczne nie były mierzone in situ, lecz jedynie na podstawie wyodrębnionych składników, które nie dostarczają informacji w kontekście właściwości strukturalnych i chemicznych.Aude Lereu z Instytutu Fresnela

Stosując technikę pomiarową do uzyskania serii szczegółowych obrazów w jednym regionie ściany komórkowej drewna topoli, uczeni zaobserwowali rozmieszczenie polimerów strukturalnych, takich jak lignina i celuloza, czyli twardych substancji, które służą jako “kości” systemów biologicznych i mogą być ekstrahowane na biopaliwa i bioprodukty. Zebrane dane można wykorzystać do ulepszenia metod obróbki chemicznej, w których wykorzystuje się kwasy lub enzymy w celu zwiększenia wydajności polimerów i zapobiegania degradacji biomateriałów pod wpływem czynników zewnętrznych.

Podczas zmiany materiału ważne jest, aby dokładnie monitorować zmiany na poziomie molekularnym. Stosując naszą technikę do wstępnie przetworzonego okazu topoli, mogliśmy badać próbkę, jednocześnie śledząc wszelkie zmiany, które mogłyby wpłynąć na jej żywotność.Ali Passian

Nowo opracowana metoda może mieć znaczenie w dziedzinach technologii druku 3D. Podczas procesu drukowania, który Passian opisuje jako bardziej złożoną wersję nakładania lukru na ciasto za pomocą formy do pieczenia, technika pomiarowa może stanowić dodatkową warstwę kontroli jakości, pozwalającą zminimalizować błędy ludzkie, skorygować rozmieszczenie materiałów i usunąć wszelkie zanieczyszczenia w czasie rzeczywistym.