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Coronavirus
6 Febbraio 2021
13:10

Queste immagini straordinarie mostrano il coronavirus mentre attacca cellule renali

Grazie a un sofisticato microscopio a ioni di elio un team di ricerca tedesco dell’Università di Bielefeld è riuscito a ottenere immagini straordinariamente dettagliate del coronavirus SARS-CoV-2. Negli scatti diffusi dall’ateneo si può osservare il patogeno mentre aggredisce cellule renali. L’alta risoluzione, la maggiore profondità di campo e la possibilità di mantenere “puro” il campione offrono un punto di vista senza precedenti sul patogeno.
A cura di Andrea Centini
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Cellula renale infetta da SARS–CoV–2 al microscopio a ioni di elio. Credit: Università di Bielefeld / N. Frese
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Nuove, dettagliatissime immagini del coronavirus SARS-CoV-2 sono state ottenute per la prima volta attraverso uno speciale microscopio elettronico chiamato “microscopio a ioni di elio”. La qualità delle immagini è talmente elevata che è possibile osservare l'interazione tra il patogeno responsabile della pandemia di COVID-19 e le cellule, nello specifico cellule renali. Studi di questo genere non solo ci offrono un punto di vista senza precedenti sul coronavirus, ma possono anche aiutare gli scienziati a comprendere come esso agisce sulla membrana cellulare e fornire spunti per sviluppare nuove soluzioni per contrastarlo.

A ottenere le nuove e spettacolari immagini del SARS-CoV-2 è stato un team di ricerca tedesco guidato da scienziati delle Facoltà di Fisica e Ingegneria e Matematica dell'Università di Bielefeld, che hanno collaborato a stretto contatto con i colleghi dell'Istituto di virologia presso la Facoltà di Medicina Veterinaria dell'Università Justus-Liebig di Giessen. Gli scienziati, coordinati dalla dottoressa Natalie Frese, ricercatrice presso la sezione di Fisica dei sistemi e delle superfici supramolecolari, hanno deciso di sfruttare un microscopio a ioni di elio grazie alla sua estrema risoluzione e alla capacità di non alterare i campioni da analizzare.

Cellula renale infetta da SARS–CoV–2 al microscopio a ioni di elio. Credit: Università di Bielefeld / N. Frese
Cellula renale infetta da SARS–CoV–2 al microscopio a ioni di elio. Credit: Università di Bielefeld / N. Frese

Nei comuni microscopi elettronici a scansione o (SEM), infatti, l'immagine della struttura superficiale di una cellula infettata dal coronavirus (o da un qualunque altro patogeno) si ottiene “sparandole” contro un fascio di elettroni. Poiché virus e altri organismi biologici non sono conduttivi, prima di sottoporli agli “occhi” del microscopio e ottenere un'istantanea è necessario rivestire i campioni con un sottilissimo strato metallico, ad esempio d'oro. “Tuttavia, questo rivestimento conduttivo cambia anche la struttura superficiale del campione”, ha dichiarato in un comunicato stampa il professor Armin Gölzhäuser, direttore della sezione di Fisica dei sistemi e delle superfici supramolecolari e coautore dello studio. È a questo punto che entrano in gioco i nuovi microscopi a ioni di elio, una tecnologia (commercializzata per la prima volta nel 2007) che non richiede il rivestimento metallico e che dunque permette un'osservazione molto più precisa dei campioni.

Cellula renale infetta da SARS–CoV–2 al microscopio a ioni di elio. Credit: Università di Bielefeld / N. Frese
Cellula renale infetta da SARS–CoV–2 al microscopio a ioni di elio. Credit: Università di Bielefeld / N. Frese

Nel caso delle immagini del coronovirus SARS-CoV-2, si possono osservare le cellule renali di una scimmia (prodotte in modo artificiale partendo dal tessuto biologico) mentre vengono aggredite dal patogeno. Particolarmente suggestivo lo scatto nel quale le particelle virali sono evidenziate in blu (falsi colori). Il vantaggio di questo tipo di microscopio risiede anche nella risoluzione superiore e nella maggiore profondità di campo, che permettono di comprendere meglio le interazioni tra il patogeno e la membrana cellulare invasa. “Le nostre immagini forniscono una vista diretta della superficie 3D del coronavirus e della cellula renale, con una risoluzione dell'ordine di pochi nanometri”, ha dichiarato la dottoressa Frese. Le particelle del SARS-CoV-2 hanno un diametro di appena 100 nanometri, ovvero 100 miliardesimi di metro, e poterle osservare con questo dettagli è fondamentale per la ricerca. A causa delle infinitesime dimensioni, il virus non può essere osservato attraverso un comune microscopio ottico.

L'Università di Bielefeld è stata la prima università tedesca ad acquistare (nel 2010) uno di questi gioielli tecnologici, il cui utilizzo principale è legato a indagini nanotecnologiche per le Scienze dei Materiali e l'Ingegneria. Ma i microscopi a ioni di elio sono estremamente efficienti anche in campo biologico e biomedico, offrendo nuovi spunti per lo studio di patogeni come il coronavirus SARS-CoV-2. I dettagli della ricerca “Imaging of SARS-CoV-2 infected Vero E6 cells by helium ion microscopy” sono stati pubblicati sulla rivista scientifica specializzata Beilstein Journal of Nanotechnology.

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