Microscopie holotomographique
La déformation des érythrocytes en pointes
Des chercheurs de l'Empa ont observé au microscope holotomographique des globules rouges vivants se transformer en "échinocytes" hérissés de pointes lorsqu'ils sont traités avec de fortes concentrations d'ibuprofène et les ont représentés en 3D. Ils ont récemment publié leurs résultats dans la revue scientifique ACS Nanoscience Au.
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Le sang est en effet " un suc tout particulier". Ce que Goethe, poète et spécialiste des sciences naturelles, soupçonnait déjà peut désormais être visualisé grâce à des techniques d'imagerie innovantes. L'une de ces particularités est la cellule la plus fréquente dans la circulation sanguine : l'érythrocyte. Chaque minute, des trillions de ces globules rouges se frayent un chemin dans le corps humain. Le fait qu'ils ne prennent pas toujours une forme ronde leur permet de se faufiler dans les vaisseaux sanguins les plus étroits pour alimenter en oxygène les endroits les plus reculés de notre corps.
Mais certaines modifications de la forme des érythrocytes sont aussi typiques de changements particuliers dans l'environnement : les échinocytes avec des prolongements épineux semblables à ceux d'un oursin apparaissent par exemple en cas de brûlures, de lésions du foie ou après un contact avec certains médicaments. Des chercheurs de l'Empa ont observé la transformation de globules rouges en échinocytes à l'aide de la microscopie holotomographique numérique.
Talia Bergaglio et Peter Nirmalraj du laboratoire "Transport at Nanoscale Interfaces" de l'Empa à Dübendorf ont provoqué la déformation de globules rouges vivants en y ajoutant un médicament, l'ibuprofène. Grâce à la microscopie holotomographique, ils ont pu montrer en temps réel la transformation des beignets ronds en échinocytes. Cette technique innovante fonctionne de la même manière que la tomodensitométrie (TDM), mais l'imagerie est réalisée à l'aide d'une technologie laser au lieu de rayons X. La microscopie holotomographique numérique est donc particulièrement adaptée aux échantillons biologiques tels que les cellules sanguines, car elle permet de prendre des images à haute résolution, sans contact et sans marqueur, qui peuvent ensuite être reconstruites sous forme de représentations tridimensionnelles.
Les globules rouges sont des cellules modèles idéales pour cette étude car ils sont facilement identifiables même dans le sang total et leur morphologie est sensible à l'environnement chimique et physique au cours de leur existence ; ils sont en fin de compte des coquilles membranaires (presque) vides. "C'est pourquoi notre technique de bio-imagerie permet d'étudier de manière particulièrement précise les interactions de diverses molécules médicamenteuses avec la membrane cellulaire des globules rouges", explique Peter Nirmalraj, chercheur à l'Empa.
Transport at Nanoscale Interfaces
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Dr. Andrea Six
Communication
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Empa Quarterly#81 Recherche sur les batteries
Pouvoir stocker l’énergie est en effet un pilier central d’un système énergétique durable, car l’énergie solaire et éolienne n’est pas toujours disponible en quantité suffisante au moment où l’on en a besoin. De meilleures batteries sont indispensables à la transition énergétique et donc à l’avènement d’un monde plus durable. Les chercheurs de l’Empa développent des batteries pour différentes applications, du stockage stationnaire à l’électromobilité. En outre, ils s'occupent également de l'analyse et du recyclage des batteries usagées.
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Empa Quarterly#82 Mining the atmosphere
Pour limiter le changement climatique, nous devons compenser non seulement les émissions futures, mais aussi les émissions historiques. Une solution serait l'"aspirateur atmosphérique" : nous éliminons l'excès de CO2 de l'atmosphère. Mais qu'en faisons-nous ? Au lieu d'extraire du pétrole brut le carbone nécessaire à la fabrication de polymères, de médicaments, de fibres, de carburants et d'autres produits similaires, nous utilisons le CO2 atmosphérique. Telle est l'idée simple – mais très exigeante sur le plan technique – de la nouvelle initiative de recherche de l'Empa "Mining the Atmosphere".
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Empa Quarterly#83 Pérovskites: Cristal versatile
Il y a plus de 180 ans, un curieux cristal a été découvert dans les montagnes de l'Oural. Aujourd'hui, il a donné naissance à toute une classe de matériaux d'un grand intérêt pour la recherche : les pérovskites. Le point commun de toutes les pérovskites est leur structure cristalline, qui leur confère des propriétés inhabituelles. En modifiant la composition exacte de la pérovskite, on peut contrôler ces propriétés. C'est précisément ce qu'exploitent les chercheurs de l'Empa, qui développent des cellules solaires, des détecteurs et des points quantiques à partir de ce matériau prometteur.
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Une carte pour la genou Avec des modèles 3D basés sur des analyses de microtomographie, les chercheurs de l’Empa cartographient le réseau de vaisseaux sanguins du cartilage méniscal à l’échelle nanométrique. |
Avec clairvoyance Fabricant d’instruments innovants pour la chirurgie, Heinz A. Oertli a fondé la société Oertli Instrumente AG. Aujourd’hui, il encourage des projets innovants à l’Empa avec un fonds dans le cadre du Zukunftsfonds. |