Lezione n. 2
OLTRE LA MICROSCOPIA
OTTICA:
Le nuove “nano”-scopie (Parte I)
Sandro Carrara
Corso di NanoBioTecnologie
Il microscopio ci fa vedere le
cose “micro”-scopiche
•Microbi
•Cellule
•I circuiti della microelettronica
C’è altro,
di interessante,
da vedere?
1
Alcune cose “sotto il micron”
oggetto
oggetto
oggetto
Cellula
Cellula
Cellula
Batterio
Batterio
Batterio
Cromatide
(fibra del
cromosoma)
Cromatide
Cromatide(fibra
(fibradel
delcromosoma)
cromosoma)
Cromatina
Cromatina
Cromatina
Proteine
Proteine
Proteine
Virus
Virus
Virus
Nanotubi
Nanotubi
Nanotubi
Nanoparticelle
Nanoparticelle
Nanoparticelle
DNA
DNA
DNA
Molecole
Semplici
Molecole
MolecoleSemplici
Semplici
Atomi
Atomi
Atomi
dimensioni
tipiche
dimensioni
dimensionitipiche
tipiche
10
micron
10
micron
10 micron
22micron
2micron
micron
840
nm
840
840nm
nm
10
nm
- -300
nm
10
nm
10 nm -300
300nm
nm
50
nm
50
nm
50 nm
90
nm
90
90nm
nm
Lung.=micron,
Spess.=10-50
nm
Lung.=micron,
Lung.=micron,Spess.=10-50
Spess.=10-50nm
nm
3-15
nm
3-15
3-15nm
nm
LL==22m,
Spessore ==22nm
L = 2m,
m,Spessore
Spessore = 2nm
nm
22nm
2nm
nm
0.2
nm
0.2
0.2 nm
nm
Potere risolutivo
2
Potere risolutivo
Le nuove “nano”-scopie:
• Microscopio a raggi X con luce di
sincrotrone
• SEM=Scanning Electron Microscope
• AFM=Atomic Force Microscope
• STM=Scanning Tunneling Microscope
3
Raggi X “molli”
Principi della microscopia a raggi X
4
Principi della microscopia a raggi X
Luce di Sincrotrone
Sincrotrone di Grenoble
Sincrotrone di Trieste
5
il fenomeno della luce di sincrotrone
Le “beam-line” del sincrotrone
6
Un Microscopio a Raggi X in Trasmissione
Immagini da microscopia a raggi X
Circuito Integrato con in evidenza sia le zone metalliche
(AlCu) sia quelle a semiconduttore (Si/WSi)
7
Immagini da microscopia a raggi X
un Globulo Rosso, nella forma “a riccio,
dovuta alla tecnica di essiccamento
Immagini da microscopia a raggi X
un Mitocondrio
8
Immagini da microscopia a raggi X
un Cloroplasto
Immagini da microscopia a raggi X
Un Cloroplasto “rotto”, I talacoidi sono in evidenza
9
Immagini da microscopia a raggi X
Un Batterio accumulatore di Mn
Immagini da microscopia a raggi X
Un Linfocita e la sua struttura interna
10
Le “beam-line” del sincrotrone
Small Angle
X-ray Scattering
Non è una
microscopia,
bensì una
Spettroscopia!
Beamline SAXS @ ELETTRA
11
Beamline SAXS @ ELETTRA
Principi dello Small Angle X-ray Scattering
12
Principi dello Small Angle X-ray Scattering
Esempio di Small Angle X-ray Scattering
shift
Films di Ftalocianine in arachidato di Cd:
transizioni in temperatura
13
Principi dello Small Angle X-ray Scattering
Campione con particelle mono-disperse
Principi dello Small Angle X-ray Scattering
Campione con particelle mono-disperse
14
Guinier Plot di misure SAXS
Più popolazioni di NPs
Microscopia SEM
15
Microscopia Elettronica
SEM
TEM
Principi della Microscopia Elettronica
0.1-40 KeV
Microscopia SEM
Microscopia TEM
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Principi della Microscopia Elettronica
Vale per tutte le
microscopie a Scansione
La scansione sul campione genera l’immagine
ricostruita dal calcolatore
Immagini da microscopia Elettronica
Colonia di Chroococcidiopsis al TEM con tre cellule
racchiuse da un involucro polisaccaridico
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Immagini da microscopia Elettronica
Cellula del Cianobatterio Microcystis al TEM
Immagini da microscopia Elettronica
Cellule di Cianobatterio di Synechococcus al SEM
18
Immagini da microscopia Elettronica
Cellule del Cianobatterio Synechococcus al TEM
Immagini da microscopia Elettronica
Virus Batteriofago T4
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Immagini da microscopia Elettronica
localizzazione della proteina Fe-SOD in una
eterocisti del cianobatterio Anabaena azollae
Immagini da microscopia Elettronica
localizzazione di antigeni di superficie in
cellule batteriche
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Immagini da microscopia Elettronica
Effetto 3D nel SEM
Parte terminale di un filamento di
Nodularia (cianobatterio filamentoso) al SEM
Immagini da microscopia Elettronica
Cromatina isolata (diametro di circa 30 nm) con piccolo
filamento che si protende verso l’esterno della fibra
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Immagini da microscopia Elettronica
Cromatina isolata (diametro di circa 30 nm) con filamento
esterno per opera dell’enzima DNAsi
Immagini da microscopia Elettronica
Nanotubi al Carbonio con incorporata una nanoparticella
metallica nella parte apicale (frecce)
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Immagini da microscopia Elettronica
Nanoparticelle d’oro protette da un monostrato di tioli al fine
della loro stabilizzazione
Conclusione
Queste ulteriori microscopie sono “strettamente
necessarie” per le “Nano”-Bio-Tecnologie
23
Thank you for your attention!
from
Dr. Sandro Carrara Ph.D
Biochemistry Department “G. Moruzzi”
Bologna University, Via Irnerio 48
40126 Bologna – Italy
[email protected]
[email protected]
24
