(Phys.org) —Uma nova técnica que captura a luz em nanoescala para permitir o monitoramento em tempo real de moléculas individuais que dobram e flexionam pode ajudar na nossa compreensão de como as mudanças dentro de uma célula podem levar a doenças como o câncer.

Um novo método que usa luz fortemente confinada presa entre espelhos de ouro separados por um bilionésimo de metro para observar as moléculas 'dançando' em tempo real pode ajudar os pesquisadores a descobrir muitos dos processos celulares que são essenciais para toda a vida, e como pequenas mudanças nesses processos podem levar a doenças como câncer ou Alzheimer.

Pesquisadores da Universidade de Cambridge demonstraram como usar a luz para ver as moléculas individuais se dobrando e flexionando enquanto se movem através de uma membrana celular modelo, a fim de compreender melhor o funcionamento interno das células. Os detalhes são publicados hoje (12 de agosto) na revista Relatórios Científicos .

A membrana é vital para o funcionamento normal das células; mantendo os vírus afastados, mas permitindo moléculas selecionadas, como drogas, para atravessar. Esta linha de frente crítica de defesa celular é composta por uma camada de lipídios gordurosos, apenas alguns nanômetros de espessura.

Quando a membrana celular é danificada, no entanto, invasores indesejados podem marchar para dentro da célula. Muitas doenças degenerativas, como Alzheimer, Mal de Parkinson, Acredita-se que a fibrose cística e a distrofia muscular se originem de danos à membrana celular.

A capacidade de observar como as moléculas individuais de lipídios interagem com seu ambiente pode ajudar os pesquisadores a entender não apenas como essas e outras doenças se comportam em seus estágios iniciais, mas também muitos dos processos biológicos fundamentais que são a chave de toda a vida.

A fim de visualizar o comportamento da membrana celular ao nível de moléculas individuais, a equipe de Cambridge, trabalhando com pesquisadores da University of Leeds, espremeu-os em uma pequena lacuna entre as facetas espelhadas de ouro de uma nanopartícula situada logo acima de uma superfície plana de ouro.

Através do controle altamente preciso da geometria das nanoestruturas, e usando espectroscopia Raman, uma técnica de identificação molecular ultrassensível, a luz pode ficar presa entre os espelhos, permitindo aos pesquisadores 'impressões digitais' de moléculas individuais. "É como ter uma lupa extremamente poderosa feita de ouro, "disse o professor Jeremy Baumberg do NanoPhotonics Center do Laboratório Cavendish de Cambridge, quem liderou a pesquisa.

A análise das cores da luz que é espalhada pelos espelhos permitiu que as diferentes vibrações de cada molécula fossem vistas dentro deste intenso campo óptico. "Sondar essas delicadas amostras biológicas com luz nos permite observar essas moléculas dançantes por horas sem alterá-las ou destruí-las, "disse o co-autor Felix Benz. As moléculas estão ombro a ombro como árvores em uma floresta, enquanto alguns tremem de lado.

Observando continuamente a luz espalhada, moléculas individuais são vistas movendo-se para dentro e para fora das pequenas lacunas entre os espelhos. A análise cuidadosa das assinaturas de diferentes partes de cada molécula permitiu que quaisquer alterações na forma da molécula fossem observadas, o que ajuda a entender como seus locais de reação podem ser descobertos quando eles estão no trabalho. O mais empolgante é que a equipe diz que não se espera que esses movimentos de flexão e flexão ocorram nas escalas de tempo lentas do experimento, permitindo que os pesquisadores façam vídeos de seu progresso.

"É completamente surpreendente ver as moléculas mudando de forma em tempo real, "disse Richard Taylor, autor principal do artigo.

Os novos insights deste trabalho sugerem maneiras de desvendar processos que são essenciais para toda a vida e entender como pequenas mudanças nesses processos podem causar doenças.