Оказывается, привычный кофе эспрессо способен заменить опасные радиоактивные вещества, которые традиционно используют для подготовки биологических образцов к электронной микроскопии.
Электронные микроскопы предоставляют возможность изучать внутреннее строение клеток с разрешением в нанометры — то есть, в тысячи раз детальнее, чем обычные световые приборы. Однако есть одна проблема: живые ткани состоят в основном из легких элементов — углерода, водорода, кислорода и азота, которые почти не взаимодействуют с электронным лучом. В результате изображение получается размытым, и рассмотреть клеточные структуры невозможно.
На протяжении десятилетий эту задачу решали с помощью тяжелых металлов. «Золотым стандартом» считается уранилацетат — соль урана, которая отлично связывается с клеточными мембранами и белками, обеспечивая четкий контраст. Однако у этого вещества есть серьезные недостатки: оно токсично для почек, радиоактивно, требует строгих мер безопасности, дорогой утилизации и специальных разрешений на использование. Некоторым лабораториям даже запрещено его хранение, не говоря уже о применении.
Идея о применении кофе пришла в голову Клаудии Майрхофер, специалисту по ультрамикротомии из Центра электронной микроскопии в Граце, в результате совершенно случайного наблюдения во время перерыва на работе. «Я заметила, что кофе, оставленный в чашке, образует стойкие кольца, которые трудно отмыть, — рассказывает Майрхофер. — Первые эксперименты показали, что кофе окрашивает биологические образцы и усиливает контраст».
Чтобы проверить гипотезу, группа ученых сравнила эспрессо из зерен робусты с уранилацетатом и другими красителями, применяемыми в электронной микроскопии. Объектом исследования стали митохондрии клеток рыбок данио-рерио — эти органеллы имеют сложные двойные мембраны, по четкости изображения которых можно оценить качество окрашивания.
Для исключения субъективности при оценке качества окрашивания, исследователи разработали объективный метод оценки контраста, основанный на математическом анализе яркости пикселей. Результаты превзошли все ожидания. «Эспрессо обеспечил сравнительно очень хорошие значения контраста, в некоторых случаях даже превосходя уранилацетат», — отмечает Майрхофер.
Ключевую роль в окрашивании, очевидно, играет хлорогеновая кислота — основной компонент кофе. Интересно, что экстракт чая улун, который ученые также проверили как альтернативу традиционным контрастным веществам, в этом эксперименте не продемонстрировал качественных изображений.
