ZAP // Stephen Gschmeissner; belchonock / Depositfoto
Sel tulang dilihat dengan mikroskop elektron transmisi; di sebelah kanan, tumpang tindih, noda kopi
Minuman yang umum di rumah kita telah terbukti menjadi pengganti bahan kimia berbahaya yang efektif dan tidak beracun yang biasanya digunakan dalam pencitraan mikroskopis resolusi tinggi: kopi.
Sebuah studi baru menunjukkan bahwa espreso vulgaris dapat menodai sampel biologis mikroskop elektron dengan kejelasan dan detail yang sebanding dengan solusi radioaktif standar industri.
Penemuan tersebut disajikan dalam a artikel baru-baru ini diterbitkan di jurnal Methods.
Untuk memahami besarnya penemuan ini, pertama-tama kita perlu memahami tantangan yang tidak terlihat mikroskop elektron, menjelaskan Pos Psy.
Ahli biologi mengandalkan mikroskop elektron transmisi, atau TEMuntuk memvisualisasikan struktur internal sel di skala nanometrik. Mikroskop optik menggunakan foton untuk menerangi suatu objek, sedangkan TEM menggunakan sinar elektron yang dipercepat.
Perbedaan sumber pencahayaan ini memungkinkan pembesaran yang jauh lebih tinggi. Namun, hal ini menimbulkan masalah mendasar bagi observasi biologis. Makhluk hidup sebagian besar terdiri dari unsur kimia ringan seperti karbon, hidrogen, oksigen dan nitrogen.
Elemen ringan ini tidak berinteraksi kuat dengan berkas elektron. Ketika berkas elektron melewati sepotong jaringan biologis, elektron melewatinya tanpa dialihkan atau disebarkan.
Hasilnya adalah a gambar dengan hampir tidak ada kontrasmembuat mesin sel yang rumit tidak terlihat oleh pengamat.
Selama beberapa dekade, solusinya sudah ada menghamili kain dengan logam berat. Proses ini dikenal sebagai pewarnaan positif. Ion logam berat berikatan dengan struktur seluler seperti membran atau protein.
Ketika berkas elektron mengenai area yang dilapisi logam ini, elektron akan ditolak, sehingga terjadilah area gelap pada gambar akhirsementara area yang tidak ternoda tetap terlihat jelas. ITU kontras yang dihasilkan memungkinkan peneliti memetakan geografi sel.
Saat ini “standar keunggulan” untuk proses ini disebut bahan kimia uranil asetatgaram yang berasal dari uranium sangat efektif dalam mengikat lipid dan protein biologis, yang menyediakan a definisi yang tajam pada membran sel dan DNA.
Namun, uranil asetat menghadirkan kerugian yang serius. Hal ini sangat beracun bagi ginjal dan bersifat radioaktif secara kimia. Penggunaan bahan berbahaya semacam itu memerlukan protokol keselamatan yang ketat, pembuangan limbah yang mahal, dan dokumentasi peraturan yang rumit, dan bahkan beberapa laboratorium pun menerapkannya sepenuhnya dilarang untuk memilikinya.
Akibatnya, komunitas ilmiah telah mencari alternatif yang “hijau”. aman, murah dan efektif. Pencarian ini mengarahkan tim peneliti di Austria ke ruang istirahat dapur.
Claudia Mayrhoferseorang ahli ultramikrotomi di Pusat Mikroskop Elektron Graz, memimpin penelitian ini, bekerja sama dengan rekan-rekannya dari Universitas Teknologi Graz dan Universitas Innsbruck.
Fokus kerjanya adalah pada persiapan sampel fisikyang melibatkan pemotongan jaringan menjadi irisan yang lebih tipis dari panjang gelombang cahaya tampak.
A inspirasi untuk penelitian ini datang dari pengamatan yang dangkal. Mayrhofer memperhatikan bahwa kopi yang tertinggal di cangkir terlalu lama tercipta cincin persisten sulit dibersihkan. Ia berhipotesis bahwa senyawa tersebut bertanggung jawab atas noda membandel tersebut juga dapat terhubung secara efektif ke jaringan biologis.
“Saya mempunyai ide untuk menggunakan espresso sebagai zat pewarna dari noda melingkar kering pada cangkir kopi bekas,” kata Mayrhofer. “Tes awal menunjukkan bahwa kopi menodai sampel biologis dan meningkatkan kontras.”
Untuk menguji hipotesis ini secara mendalam, tim merancang studi komparatif. Mereka perlu melihat Bagaimana kopi dibandingkan dengan standar radioaktif uranil asetat. Mereka juga membandingkannya dengan pengganti potensial lain yang ditemukan dalam literatur.
Para peneliti memilih ikan zebra sebagai objek biologisdan secara khusus berfokus pada mitokondria dalam sel ikan. Mitokondria adalah ideal untuk jenis tes ini karena mereka memiliki membran dua lapis yang kompleks.
Jika pewarnaan efektif, membran ini tampak sebagai garis tajam dan berbeda. Jika pewarnaannya buruk, membran tampak menyebar atau menyatu dengan latar belakang. Tim menyiapkan larutan espresso yang kuat menggunakan Kopi Robusta.
Mereka juga menguji a larutan asam klorogenat murni. Asam ini merupakan komponen kimia utama kopi. Penyidik menduga itu mungkin bahan aktif yang bertanggung jawab atas efek pewarnaan.
Hasil visualnya langsung terlihat dan mengesankan. Sampel diolah dengan larutan espresso menghasilkan gambar berkualitas tinggi. Membran mitokondria terlihat jelas dan berbatas tegas.
Jika dianalisis dengan program komputer objektif, pewarna kopi memiliki a kinerja yang mengagumkan. Mayrhofer mencatat keberhasilan minuman dalam negeri dalam siaran persnya. “Espresso memberikan nilai kontras yang relatif sangat baik, bahkan dalam beberapa kasus lebih baik dibandingkan dengan uranil asetat”, jelasnya.
Penelitian mengungkapkan bahwa pewarnaan kopi menghasilkan kontras yang memungkinkan a diferensiasi mudah struktur seluler. Itu bukan sekedar pengganti yang bisa diterima, tapi a alternatif yang kompetitif.
Asam klorogenat murni juga bekerja dengan baik, sehingga menegaskan bahwa asam klorogenat murni memainkan peran penting dalam proses pengikatan.
Peneliti juga mencoba menggunakan ekstrak teh Oolong. Hal ini telah dikemukakan dalam literatur ilmiah sebelumnya sebagai potensi pewarnaan. Namun, dalam perbandingan khusus ini, ekstrak teh gagal menghasilkan gambar yang tajam dan bebas artefak.
Implikasi dari temuan ini bersifat ekonomi dan juga praktis. Uranil asetat mahal untuk dibeli dan mahal untuk dibuang dengan aman. Kopi tersedia di hampir semua toko kelontong dengan biaya yang lebih murah.
Selanjutnya kopi tidak menimbulkan risiko apa pun terhadap kesehatan dari para ilmuwan yang menanganinya. Tidak memerlukan ventilasi khusus, pelindung radiasi atau izin pemerintah. Sangat menyederhanakan alur kerja laboratorium.
Tentu saja ada, keberatan terhadap penyelidikan ini. Studi ini berfokus secara khusus pada mitokondria ikan zebra. Jaringan biologis sangat bervariasi dalam komposisi kimianya.
Meskipun diperlukan lebih banyak uji coba, penelitian ini menunjukkan perubahan dalam cara para ilmuwan mendekati persiapan sampel. Hal ini menunjukkan bahwa jawaban terhadap permasalahan laboratorium yang kompleks mungkin tidak selalu terletak pada bahan kimia yang disintesis. Kadang-kadang, solusinya sedang disiapkan di pembuat kopi di sebelah.
