Melihat ke dalam sel menggunakan perangkap laser optik: Perangkap ini melokalisasi partikel mikroskopis untuk menarik kesimpulan tentang gerakan getaran acaknya. Pendekatan baru yang dikembangkan oleh para peneliti Göttingen memungkinkan untuk menyimpulkan dari gerakan ini seberapa keras, lunak, atau cair bagian dalam sel. Kredit: Till Moritz Münker
Sebuah tim peneliti di Universitas Göttingen telah mengembangkan metode untuk mengenali sifat-sifat sel.
Memeriksa apakah alpukat keras atau lunak dengan melihatnya? Ini memerlukan pengetahuan tentang bagaimana sel tumbuhan berperilaku di bawah kulitnya. Hal yang sama berlaku untuk semua sel lain di planet kita: Meskipun telah dilakukan penelitian intensif selama lebih dari 100 tahun, banyak sifatnya yang masih tersembunyi di dalam sel. Para peneliti di Universitas Göttingen menjelaskan dalam publikasi terbaru mereka di Nature Materials sebuah pendekatan baru yang dapat menentukan sifat mekanis bagian dalam sel yang sangat sulit dideteksi dengan melihat secara dekat.
Sel merupakan unit dasar dari semua kehidupan dan pemahaman yang tepat tentang sel merupakan faktor kunci dalam kemajuan di bidang kedokteran dan biologi. Namun, mempelajari sel tetap menjadi tantangan karena banyak metode yang menghancurkan sel selama analisis. Para peneliti di Universitas Göttingen kini telah mengembangkan ide baru: mereka menggunakan gerakan berfluktuasi acak dari semua partikel mikroskopis. Untuk melakukan ini, mereka pertama-tama mensimulasikan fluktuasi yang diharapkan dan kemudian memeriksa prediksi menggunakan perangkap laser optik yang dapat mengontrol mikropartikel secara tepat.
Dengan pendekatan ini, tim peneliti mampu menganalisis pergerakan partikel mikroskopis – dengan presisi dalam rentang nanometer dan resolusi waktu sekitar 50 mikrodetik. Selain itu, analisis juga memperhitungkan sejarah, yaitu pergerakan masa lalu. Ternyata banyak objek selalu ingin kembali ke tempat tertentu setelah bergerak menjauh secara acak. Para peneliti menggunakan kecenderungan ini untuk kembali ke posisi sebelumnya untuk menentukan kuantifikasi baru, yang disebut mean back relaxation (MBR).
Memperkenalkan Relaksasi Punggung Rata-rata (MBR)
Variabel baru ini kini berfungsi sebagai semacam sidik jari: variabel ini berisi informasi tentang penyebab gerakan yang diamati. Hal ini memungkinkan untuk pertama kalinya membedakan proses aktif dari proses yang sepenuhnya bergantung pada suhu (gerak Brown). “Dengan MBR, kita dapat memperoleh lebih banyak informasi dari gerakan suatu objek daripada yang mungkin dilakukan dengan pendekatan konvensional,” jelas Profesor Matthias Krüger dari Institut Fisika Teoretis di Universitas Göttingen.
Untuk membuat pernyataan tentang sel hidup, para peneliti menerapkan metode tersebut ke bagian dalam sel hidup. “Karena pengetahuan kita tentang bagian dalam sel masih terbatas, awalnya tidak jelas apakah MBR dapat digunakan di sini juga. Ketika saya melihat kurva yang dihasilkan, saya hampir tidak percaya dengan apa yang saya lihat, karena bagian dalam sel dapat dijelaskan dengan sangat tepat menggunakan pendekatan yang awalnya kami kembangkan untuk situasi yang jauh lebih sederhana,” kata Profesor Timo Betz dari Third Institute of Physics, kepala eksperimen tersebut, dengan kagum.
“Hasil penelitian menunjukkan bahwa kombinasi pengamatan cermat dan metode analisis baru yang cerdas dapat memberikan wawasan tentang apakah bagian dalam sel itu lunak, keras, atau cair,” kata penulis pertama penelitian tersebut, Till Münker dari Third Institute of Physics. Pekerjaan tersebut didanai bersama oleh Uni Eropa sebagai bagian dari Hibah Konsolidator ERC.
Referensi: “Mengakses aktivitas dan sifat viskoelastis sistem buatan dan hidup dari pengukuran pasif” oleh Till M. Muenker, Gabriel Knotz, Matthias Krüger dan Timo Betz, 31 Juli 2024, Bahan Alami.
DOI: 10.1038/s41563-024-01957-2
NewsRoom.id
