Une nouvelle méthode de microscopie permet d'obtenir une précision de localisation à l'échelle d'Angstrom avec un seul laser

Une avancée révolutionnaire en microscopie à super-résolution a été réalisée par des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) et du Broad Institute du MIT et de Harvard. Une nouvelle technique connue sous le nom de U-STORM permet aux scientifiques d'atteindre une précision de localisation à l'échelle d'Angstrom en utilisant un seul laser, marquant un grand bond en avant dans le domaine de l'imagerie moléculaire.

Cette méthode utilise une classe unique de nanoparticules de conversion ascendante (UCNPs) qui présentent un clignotement spontané et indéfini sous excitation infrarouge proche continue. Contrairement aux colorants fluorescents traditionnels, qui se dégradent rapidement et limitent l'acquisition de données, ces nanoparticules d'ingénierie offrent une stabilité et une longévité améliorées. La technique, décrite dans un article en accès libre publié le 27 juillet dans Nature Nanotechnology, présente une solution transformatrice pour l'imagerie biologique de haute précision.

Pendant des années, la communauté scientifique a cru que les nanoparticules de conversion ascendante étaient intrinsèquement photostables et ne clignotaient pas, ce qui les rendait inadéquates pour les techniques de super-résolution basées sur la localisation telles que STORM. Ces méthodes dépendent de la commutation aléatoire des émetteurs de lumière pour différencier les molécules étroitement espacées.

L'un des principaux avantages de U-STORM réside dans sa simplicité et son efficacité. L'imagerie traditionnelle à super-résolution multicolore nécessite généralement plusieurs lasers et des configurations optiques complexes. En revanche, U-STORM fonctionne avec un seul laser proche infrarouge, qui excite simultanément des nanoparticules émettant différentes couleurs. Cette simplification réduit considérablement la complexité expérimentale tout en maintenant des capacités de haute résolution.

La capacité de la technique à capturer plusieurs couleurs simultanément a permis aux chercheurs de cartographier des structures biologiques telles que les récepteurs du facteur de croissance épidermique (dimères et multimères) dans des cellules vivantes dans des conditions physiologiques normales. Ces expériences ont été menées sans avoir besoin de tampons d'imagerie spécialisés, démontrant la praticité et la robustesse de la méthode. Les implications de cette recherche vont bien au-delà de la microscopie. En établissant un nouveau principe de conception pour les nanomatériaux lanthanides, le travail ouvre des avenues pour de nouvelles avancées en nanotechnologie.

L'équipe travaille actuellement à améliorer la gamme de couleurs des nanoparticules, à augmenter leur luminosité et à réduire leur taille. De plus, ils visent à appliquer U-STORM pour étudier des arrangements complexes de protéines à l'échelle nanométrique et des voies de signalisation cellulaire, conduisant potentiellement à des connaissances plus approfondies des processus biologiques au niveau moléculaire. Au fur et à mesure que la recherche progresse, le potentiel d'adoption généralisée de U-STORM dans les laboratoires du monde entier augmente. Son accessibilité, sa facilité de mise en œuvre et sa haute précision le positionnent comme un outil précieux pour faire progresser la compréhension scientifique à l'échelle atomique.

Avec un raffinement continu, U-STORM pourrait révolutionner la façon dont les chercheurs explorent les mécanismes complexes sous-jacents à la vie aux plus petits niveaux.