p (A) A bolsa de grafeno protege a amostra contida no líquido. (B) Foto da bolsa de grafeno. (C) Como resultado do feixe de elétrons incidente, uma bolha de ar enche a maior parte do bolso após um curto período de tempo. (D) Tempo de formação da bolha, dependendo do tipo de solução que enche o bolso. O maior tempo livre de bolhas é obtido quando a bolsa é preenchida com a) água pesada (D2O), seguido por água (H2O) com b) glicerol a 50%, c) NaCl 100 mM, d) galato de n-propil 10 mM, e) 3% de glicerol, ef) somente água. Crédito:Institute for Basic Science
p Uma vez que a vida se baseia principalmente na água, nossas moléculas estão se movendo, vibrando e dando cambalhotas em um ambiente líquido. Mas a microscopia eletrônica - uma técnica para estudar uma versão estática deste nanomundo - tem sido quase impossível de usar para ver as moléculas em movimento, porque o feixe de elétrons incidente danifica as amostras. Cientistas do Center for Soft and Living Matter, dentro do Institute for Basic Science (IBS), relatar uma grande melhoria nesta área. p Este estudo, publicado em
ACS Nano , é o primeiro a usar água pesada (D
2 O) - uma forma de água que contém deutério (D) em vez de hidrogênio - no campo da microscopia eletrônica de transmissão (TEM). Esta abordagem atrasa significativamente os danos da amostra, que é um dos principais impedimentos para uma aplicação mais ampla de TEM em fase líquida a amostras biológicas frágeis.
p Em microscopia eletrônica, elétrons emitidos contra a amostra têm um comprimento de onda muito mais curto do que a luz, portanto, eles são mais adequados para fornecer informações sobre moléculas individuais. Por outro lado, o feixe de elétrons é extremamente poderoso e corre o risco de danificar a amostra devido à sua alta energia, que gera uma carga elétrica e quebra as ligações químicas.
p Os pesquisadores do IBS usaram um pequeno bolso cheio de líquido imprensado entre folhas atomicamente finas de grafeno, dentro do qual as moléculas da amostra estão livres para se mover e são protegidas de carga elétrica, e testei vários tipos de líquidos para encontrar aquele que preserva a amostra por mais tempo. "Em contraste com a abordagem comum de reduzir a energia do feixe de elétrons para atrasar o dano da amostra, focamos em ajustar o ambiente - a água na qual as moléculas de interesse são dissolvidas, "diz Huan Wang, co-autor do estudo.
p Os cientistas do IBS demonstraram que o uso de água pesada tem várias vantagens sobre os métodos concorrentes. D
2 O mais efetivamente atrasa não apenas a formação de bolhas de gás, mas também danos estruturais de moléculas de polímero individuais. Comparado com H
2 O, D
2 O tem mais um nêutron, o que significa que é mais pesado, portanto, mais difícil de dissociar em radicais, e menos reativo no processo prejudicial subsequente.
p Quando exposto ao feixe de elétrons, moléculas de polímero (sulfonato de poliestireno) são degradadas mais rapidamente na solução de glicerol do que em D2O. Crédito:Institute for Basic Science
p "A água pesada supera os métodos concorrentes por um fator de pelo menos dois a cinco, "disse Kandula Hima Nagamanasa, co-autor do estudo. "Já que a formação das bolhas é retardada e as moléculas eram visíveis por duas vezes mais tempo."
p Uma vantagem igualmente importante é que D
2 O é um protetor solar inofensivo. A amostra, um polímero de sulfonato de poliestireno, neste caso, mostrou o mesmo padrão de dinâmica e contraste semelhante em D
2 O e na água.
p "No futuro, pretendemos estender este estudo a macromoléculas mais complexas, como DNA e proteínas, "explicou Steve Granick, diretor do centro IBS e autor correspondente do estudo. "Além disso, o estudo abre caminhos para observar fenômenos de longo prazo em outras técnicas de microscopia relacionadas, como crioEM (microscopia eletrônica criogênica), e para obter mais informações estatísticas sobre fenômenos complexos, como a automontagem de moléculas individuais em estruturas biológicas mais complexas. "
