Lezione n. 2 OLTRE LA MICROSCOPIA OTTICA: Le nuove “nano
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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 16 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 17 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 19 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 20 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 21 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) 22 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
