Cookies op Tweakers

Tweakers maakt gebruik van cookies, onder andere om de website te analyseren, het gebruiksgemak te vergroten en advertenties te tonen. Door gebruik te maken van deze website, of door op 'Ga verder' te klikken, geef je toestemming voor het gebruik van cookies. Wil je meer informatie over cookies en hoe ze worden gebruikt, bekijk dan ons cookiebeleid.

Meer informatie

Door , , 27 reacties

Medewerkers van het Massachusetts Institute of Technology hebben een methode ontwikkeld om levende materie met een elektronenmicroscoop te bekijken zonder de cellen te beschadigen.

Met een normale elektronenmicroscoop overleven monsters van levend weefsel, zoals cellen, de behandeling niet: de samples moeten gefixeerd worden en bovendien zouden de hoogenergetische elektronen het weefsel vernietigen. De onderzoekers van het MIT willen echter in levende cellen kunnen kijken met een elektronenmicroscoop zonder deze te doden. Zij stellen voor gebruik te maken van een quantummechanische eigenschap van elektronen: de elektronen zouden het te 'bekijken' weefsel dan niet meer raken, maar indirect detecteren.

De elektronen zouden 'tunnelen' tussen twee metalen ringen, waartussen de sample is opgehangen. de elektronen springen tussen beide ringen heen en weer, maar op de plek waar de sample zich bevindt, wordt het tunnelen tegengehouden. Een computer zou dan alle donkere 'pixels' moeten verwerken en zo een driedimensionaal beeld moeten construeren. Wel zou een manier moeten worden gevonden die voorkomt dat de elektronen met de elektronen in de metalen ringen interacteren.

Volgens de MIT-professor Yanik en zijn student Putnam zou de quantummechanische elektronenmicroscoop een resolutie van enkele nanometers kunnen realiseren, wat in dezelfde orde van grootheid ligt als dat van conventionele elektronenmicroscopen. Met een prototype, dat binnen vijf jaar gebouwd zou kunnen worden, zouden voor het eerst beelden vastgelegd kunnen worden van onder meer de activiteit van enzymen binnen een levende cel.

SEM-foto
Moderatie-faq Wijzig weergave

Reacties (27)

Mooi, en dit kan voor grote doorbraken in de medische wetenschap zorgen. Zo zou je hiermee dus "live" kunnen kijken hoe bijvoorbeeld een virus precies werkt als het een cel infecteert, en met die nieuwe inzichten kunnen we betere medicijnen uitvinden.

Maar voordat er werkelijk een bruikbaar apparaat uit komt duurt het nog wel even... men verwacht nu binnen vijf jaar een werkend prototype te kunnen maken, dan duurt het nog veel langer voordat er een echt goed werkend apparaat is wat onderzoekers voor wetenschappelijk onderzoek kunnen gebruiken.
Aan de andere kant wat is 5 jaar nu helemaal... zelfs 10 of 20 jaar is in de medische wetenschap niet een heel erg lange tijd de meeste medicijnen hebben minimaal 10 jaar nodig voor ze op de markt komen dus wat dat betreft past de tijd die nodig is voor de ontwikkeling van betere apparatuur best aardig binnen de tijds schema's waar mee de meeste medicijn fabrikanten werken.
Aan de andere kant kan dit misschien het verschil betekenen in de periode die nodig is om het te maken. En kan na toepassing van deze techniek wel een medicijn in 2-5jaar op de markt komen.
Het meest langdurige traject in de ontwikkeling van een medicijn is de testfase. Daar zal deze versie van een elektronenmicroscoop geen invloed op hebben. Maar doordat processen op cellulair niveau beter bestudeerd kunnen worden zullen aangrijpingspunten van medicijnen beter uitgezocht en getest kunnen worden in de testfase waardoor een kleiner gedeelte van de potentiële medicijnen tijdens de testfase ongeschikt worden bevonden (is namelijk een erg groot gedeelte). Hierdoor kan onderzoeksgeld effectiever leiden tot goede medicijnen.
Alleen dat hoogvacuum waar de monsters zich in bevinden is nog niet helemaal compatibel met levende cellen :+
Ja en Nee, er is 1 keer in de geschiedenis een filmpje gemaakt van een levende witte bloedcel onder de elektronenmicroscoop. Je kon de cel ook echt zien bewegen, erg spectaculair. Volgens mij was het een macrofaag welke een bacterie opknabbelde.

Voor dit filmpje hebben ze enorm veel troep moeten aanpassen en het was extreem kostbaar.
nouja, lijkt mij dat cellen wel een tijdje zonder zuurstof kunnen.
Ik maak me alleen nog zorgen om het drukverschil.
Het komt mij over als een prachtig 'verkoop'-praatje; te mooi om waar te zijn.
Om interferentie met gasmoleculen te voorkomen zal men toch het substraat bloot moeten stellen aan een vacuum. Tja, en daar kunnen levende cellen toch ook niet goed tegen.
Er bestaan zogenaamde Enviromental Scanning Electron Microscopes, ESEM, waar samples in een waterachtige omgeving worden gehouden. Doordat \het sample slechts via een zeer klein gaatje in contact staat met de rest van de optische kolom (een differentieel vacuum), kan het toch nog op een 'normale' druk gehouden worden.

@Texicity, ik heb wel eens een SEM gezien waarbij de inkomende en gescatterde electronen in evenwicht waren, het sample laadt dan niet op, en er is dan geen metaallaagje nodig. Ik kan alleen niet zo snel een linkje vinden...
In feite kan je elke SEM zover krijgen dat je samples niet opladen. Het gaat er om dat het aantal elektronen dat geabsorbeerd worden (inkomend minus terug gekaatste elektronen) in evenwicht is met het aantal secundaire elektronen. Dit is te bereiken door het acceleratie voltage precies goed in te stellen. Voor glas bijvoorbeeld ligt dit acceleratie voltage op ongeveer 1kV.

Ga je hoger dan 1kV krijg je minder secundaire elektronen dan geabsorbeerde elektronen, en laadt je sample op. Ga je lager dan 1kV, krijg je meer secundaire elektronen dan geabsorbeerde elektronen en laadt je sample positief op.
Aangezien elektronen negatief zijn zal het eerste geval een probleem geven aangezien je elektronen afbuigen, weg van je sample.

[Reactie gewijzigd door Ruud Himself op 7 oktober 2009 21:17]

Dus kortom: een elektronenmicroscoop die óók kan filmen. Ik vraag me af of hier ook een keerzijde aan zit, die achteraf pas duidelijk wordt. Ik moet denken aan een filmpje over de eerste röntgen aparatuur die gewoon in een schoenenwinkel stond waardoor klanten konden kijken of hun tenen wel lekker in de schoen zaten, of dat er te veel ruimte over was (en achteraf vreemd kijken waarom die voet er zwart uit begon te zien, hoe kan-da-nou?).
Terecht werden die dingen (röntgenapparaat in schoenwinkels) al heel gauw verboden, laat daar geen misverstand over bestaan! Maar heeft het echt tot dergelijke kankergezwellen geleid?

[Reactie gewijzigd door Techneut op 7 oktober 2009 10:46]

Maar heeft het echt tot dergelijke kankergezwellen geleid?
Ik denk dat Umbrah het niet zozeer over dit nare geveolg ansich heeft maar eerder bedoelt dat bij dergelijk ontwikkelingen / prototypen vaak nog niet duidelijk is wat voor een uitwerking dit heeft op niet alleen het meetresultaat maar tevens "de omgeving".

Wel vind ik het interessant te weten welke factoren invloed hebben op de daadwerkelijke resolutie daar waar de elementaire deeltjes velen malen kleiner zijn.
Maar heeft het echt tot dergelijke kankergezwellen geleid?
Ik heb er niet van gehoord ivm schoenenwinkels, maar wel dat artsen kankergezwellen in hun handen kregen in de tijd dat ze (uit onwetendheid) nog heel onverantwoord met röntgenapparaten om gingen.
Een elektronenmicroscoop filmt altijd... hier is het verschil dat de elektronen niet afgeschoten worden op het sample, maar er rondvliegen. Als je elektronen door een potentiaalveld van 5000-25000 volt stuurt, dan hebben die een zodanige grote snelheid dat de stukken van het weefsel afvliegen wanneer die het raken.

Ook moet het weefsel geleiden, want anders worden er ladingen opgebouwd en begint het op te lichten, waardoor er niets meer te zien valt; om dit op te lossen wordt er een laagje goud over alles gelegd, wat uiteraard niet mogelijk is met levende organismen.

Een elektronenmicroscoop zit in een vacuum stalen vat, en heeft een kostprijsje van rond de 500.000 euro. Dit zal voor deze niet anders zijn, dus je moet jezelf niet nodeloos bang te maken, want er gebeurd niets buiten het vat. Het enige dat kan gebeuren is de enzymen die kapot gaan na een half uur....
Dus kortom: een elektronenmicroscoop die óók kan filmen.
Niet helemaal, het is een elektronenmicroscoop die ook levende materie kan bekijken. Conventionele EM kunnen namelijk alleen dode (en natuurlijk anorganisch) materie bekijken. Hiermee zouden we dus als het goed is bijv. niet alleen momentopnames van celprocessen zien, maar bij de processen zelf live kunnen meekijken :P

[Reactie gewijzigd door PradaBrada op 7 oktober 2009 15:10]

Nou, er staat niks over de tijd-resolutie toch?
De meting beinvloed het resultaat... Zoals alle metingen, dat stelt de quantummechanica helaas.
Ik snap er geen ruk van, maar hulde als het ze lukt.

Die keerzijde zal wel meevallen. Ik zie dit soort dingen niet snel bij de bakker op de hoek verschijnen, dus het kost hooguit een paar wetenschappers. En als échte wetenschapper ben je uiteraard bereid te sterven in je harnas :P
Een ander groot probleem dat schijnbaar overkomen is, is dat het sample niet eerst een laagje metaal moet krijgen. Bij de talloze soorten elektronenmicroscopie moet er vaak een metaallaagje over het sample gediffundeerd worden om beeld te kunnen krijgen, iets wat me met levend weefsel niet echt wenselijk lijkt.
Het is ongeloofelijk wat ze daar in MIT niet allemaal ontwikkelen/uitvinden. Wederom knap werk.
Ik vindt het nog veel knapper dat ze persberichten kunnen maken over dingen die ze helemaal niet ontwikkeld hebben...

Als je even goed leest, dan hebben ze alleen een concept bedacht, waarvan nog helemaal niet bewezen is dat het werkt. Het bestaat alleen nog maar in hun gedachten.
Ach, het is alsnog knap dat ze zoiets ingewikkelds zo begrijpelijk kunnen uitleggen :)
Hopen dat het lukt, lijkt me dat dit veel toekomst waarde kan hebben in bijv. onderzoek naar kanker en aids.
Publiciteit en onderzoeksgeld binnenhalen is tegenwoordig de core business van universiteiten. Ook in nederland. Onderzoek, dat doe je er voor de lol bij ;)
dit is best stoer :p wel knap ze ze nu niet meer de samples dood maken door die elektronen. zkkr een sprong in de goede richting :D
wat een domme titel eigenlijk. Elektronenmicroscopen zijn altijd quantummechnisch, aangezien elektronen toch echt wel gezien kunnen worden als pure quantum-deeltjes. Ik moet overigens zeggen dat, hoewel ik het hele tunnel-gebeuren onderhand wel snap, ik nog niet helemaal in zie hoe je dit in godsnaam moet gebruiken om plaatjes mee te maken. Maarja, daarvoor zijn degenen die het bedacht hebben dus onderzoekers bij MIT en ik niet. :)

Op dit item kan niet meer gereageerd worden.



Apple iOS 10 Google Pixel Apple iPhone 7 Sony PlayStation VR AMD Radeon RX 480 4GB Battlefield 1 Google Android Nougat Watch Dogs 2

© 1998 - 2016 de Persgroep Online Services B.V. Tweakers vormt samen met o.a. Autotrack en Carsom.nl de Persgroep Online Services B.V. Hosting door True