Gracias a un nuevo avance tecnológico, se podrá superar una severa limitación que desde siempre han arrastrado los microscopios electrónicos: No se pueden poner en ellos muestras hidratadas, y todas las cosas vivas lo están. Así que, cuando se desea examinar una muestra hidratada, hay que congelarla, como un arándano en un cubito de hielo, y cortarla en un millón de trozos delgados, para que los electrones puedan pasar a través de la manera adecuada. Sólo entonces se podrá observar la muestra con el microscopio electrónico y estudiarla.
Obviamente, después de dicho tratamiento, el arándano del ejemplo y casi cualquier muestra biológica ya no son lo que eran. Esto genera no pocas dificultades, y puede distorsionar o incluso desvirtuar los resultados de investigaciones.
Tolou Shokuhfar, una brillante e imaginativa profesora de ingeniería mecánica en la Universidad Tecnológica de Michigan (Michigan Tech), en Estados Unidos, se preguntó si podría haber una manera de hacer a los microscopios electrónicos menos agresivos con las muestras biológicas. Ahorrarles a las muestras un tratamiento tan agresivo como el descrito permitiría tener un conocimiento mucho más preciso y fiable de lo que realmente ocurre a escala subcelular.
En esta imagen generada por un microscopio electrónico, los puntos blancos son la proteína ferritina. El círculo oscuro del medio es una burbuja atrapada dentro de la cápsula de grafeno que alberga la muestra, la cual estuvo totalmente hidratada durante el proceso de observación. (Foto: Canhui Wang)
Shokuhfar estableció una colaboración con colegas de la Universidad de Illinois en Chicago, Estados Unidos, y juntos han encontrado una forma de evitar tener que maltratar tanto a las muestras. Con el nuevo método, ya no se necesita congelar el arándano del ejemplo ni cortarlo en rodajas finísimas.
El revolucionario método desarrollado por el equipo de Shokuhfar, Robert F. Klie y Canhui Wang, estos dos últimos de la Universidad de Illinois, se basa en el grafeno. La técnica consiste en encapsular la muestra con grafeno de modo que toda el agua permanezca en la muestra mientras los electrones pasan libremente por ella.
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| Tolou Shokuhfar. (Foto:
Sarah Bird / Universidad
tecnológica de Michigan
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El grafeno es un singular material que consiste en una capa de átomos de carbono posicionados de un modo que conforman una retícula hexagonal, similar a la de un panal de miel, y con un grosor de tan solo 1 átomo. Los electrones pueden atravesar fácilmente esta capa, pero el agua no. Si ponemos una gota de agua dentro de un contenedor hecho de grafeno y lo recubrimos con una tapa de grafeno, el resultado es un minúsculo globo de agua sellado de una manera muy especial. El grafeno es lo bastante fuerte para mantener el agua dentro, incluso en el vacío reinante en un microscopio electrónico.
El equipo probó su técnica en una proteína que desempeña un papel principal en la salud humana: la ferritina. Es una proteína que almacena y libera hierro, que es fundamental para muchas funciones corporales; si la ferritina no hace debidamente su trabajo, puede contribuir a la aparición de muchas enfermedades, incluyendo la de Alzheimer y el cáncer.
La muestra de ferritina, con el agua en la que estaba sumergida, fue envuelta por completo en grafeno. Entonces, utilizando un microscopio electrónico de transmisión, el equipo de Shokuhfar capturó una serie de imágenes que muestran la estructura atómica de la ferritina. Los investigadores utilizaron además un tipo especial de espectroscopía para identificar varias estructuras atómicas y electrónicas dentro de ella. Esas imágenes mostraron que la ferritina estaba liberando hierro y permitieron determinar con precisión su forma específica.
Si la técnica fuera utilizada para comparar ferritina tomada de un tejido enfermo, con ferritina de un tejido sano, podría proporcionar nuevos y reveladores datos moleculares sobre la enfermedad. Estos descubrimientos podrían llevar a nuevos tratamientos.
En el trabajo de investigación y desarrollo también ha participado Qiao Qiao, ahora en la Universidad Vanderbilt, en Nashville, Tennessee, Estados Unidos. NCYT
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