Imágenes TEM criogénicas de complejos de captación de luz artificial fuera del equilibrio - Almacenamiento criogénico Co., Ltd de Chengdu

Scientific Reports volumen 12, Número de artículo: 5552 (2022) Citar este artículo

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El transporte de energía en complejos captadores de luz natural puede explorarse en condiciones de laboratorio a través de estructuras supramoleculares autoensambladas. Una de esas estructuras surge de las moléculas de colorante anfifílico C8S3, que se autoensamblan en un medio acuoso en un nanotubo cilíndrico de doble pared que recuerda a los complejos naturales de captación de luz que se encuentran en las bacterias verdes del azufre. En este documento, informamos una forma de investigar la estructura de los nanotubos internos (NT) solo al disolver los NT externos en un entorno de microfluidos. El sistema termodinámicamente inestable resultante se congeló rápidamente, lo que impidió el reensamblaje del NT externo a partir de las moléculas disueltas, y se tomaron imágenes mediante microscopía electrónica de transmisión criogénica (crio-TEM). Las imágenes crio-TEM experimentales y la estructura molecular se compararon mediante la simulación de imágenes TEM de alta resolución, que se basaron en el modelado molecular de C8S3 NT. Descubrimos que el NT interno con las paredes externas eliminadas durante el proceso de dilución instantánea tenía un tamaño similar al de los NT originales de doble pared. Además, no se observó falta de homogeneidad estructural en el NT interno después de la dilución instantánea. Esto abre interesantes posibilidades para la funcionalización de los NT internos antes de que se produzca el reensamblaje del NT externo, que puede ampliarse ampliamente para modificar la arquitectura interna de otras nanoestructuras autoensambladas.

En la naturaleza, los complejos captadores de luz con fuertes acoplamientos intermoleculares juegan un papel vital en el proceso de fotosíntesis, al facilitar el transporte de energía de excitación a los centros de reacción1,2. Para comprender mejor los procesos de transporte de energía, los sistemas naturales han sido ampliamente modelados por sistemas artificiales más simples y controlables3,4. Entre estos, los nanotubos de doble pared (DWNT) que se autoensamblan a partir de moléculas C8S3 anfifílicas (Fig. 1A) en un ambiente acuoso5,6, son especialmente interesantes ya que tienen una gran similitud estructural con los clorosomas que se encuentran en las bacterias verdes del azufre7,8. 9, que están optimizados para la fotosíntesis en entornos poco iluminados8. En general, se acepta6,10,11 que el sistema C8S3 DWNT está compuesto por cromóforos fuertemente acoplados organizados en estructuras cilíndricas supramoleculares internas y externas (Fig. 1B, recuadro izquierdo), lo que tiene una influencia significativa en las propiedades ópticas del sistema.

Esquema de la configuración experimental para la dilución instantánea de C8S3 DWNT. (A) Estructura de la molécula anfifílica C8S3 (rojo: oxígeno, amarillo: azufre, verde: cloro, gris: carbono, azul: nitrógeno) donde se destacan diferentes entidades funcionales (azul—grupo hidrofílico, naranja—cromóforo, gris—grupo hidrofóbico ). (B) Las dos bombas de jeringa suministran la solución DWNT y la mezcla de metanol y agua al mezclador microfluídico de gotas de lágrima, donde el proceso de dilución instantánea se lleva a cabo de manera controlada. La salida del mezclador está conectada en corto a una celda de flujo de microfluidos, donde el espectro de absorción de los NT diluidos instantáneamente se monitorea continuamente. Los NT diluidos con flash se recogen al final de la celda de flujo, se congelan rápidamente en la estación cryo-TEM y se obtienen imágenes usando cryo-TEM. Los recuadros muestran una representación visual (renderizada con Blender) de DWNT y NT diluidos instantáneamente, junto con moléculas disueltas; por simplicidad, no se muestran las moléculas de disolvente.

El fuerte acoplamiento entre los cromóforos conduce a la formación de excitaciones deslocalizadas, los excitones10,12. Estos viajan de un lado a otro a lo largo de los nanotubos (NT), pero también pueden migrar de un NT a otro11. Para evitar tal diafonía entre los NT, el NT interno puede desacoplarse de la estructura DWNT mediante un proceso llamado dilución flash10,13, es decir, mezcla rápida de la solución acuosa de DWNT con una mezcla de metanol y agua. Esto permite la disolución selectiva de la NT externa (Fig. 1B, recuadro derecho), como se concluyó en base a la desaparición del pico de absorción excitónico asociado con la NT externa6,11. El modelado de las propiedades ópticas del NT interno requiere el conocimiento de su estructura, pero los estudios estructurales (p. ej., crio-TEM) están limitados por el rápido reensamblaje (en unos pocos minutos10) de las moléculas del NT externo disueltas y fuera de equilibrio.

Aquí, resolvimos este problema mediante el uso de una combinación de microfluidos y crio-TEM (Fig. 1B) para obtener imágenes del NT interno aislado. Las imágenes Cryo-TEM se realizaron en los NT internos, que se congelaron rápidamente ∼ 40 s después de la dilución instantánea de microfluidos, lo que impidió el proceso de reensamblaje. Las imágenes crio-TEM experimentales se compararon con las calculadas utilizando el software de microscopía electrónica de transmisión de alta resolución (HRTEM)14 con la entrada del modelado molecular de C8S3 NT. Descubrimos que los NT internos no se vieron afectados en gran medida por la dilución instantánea en comparación con sus contrapartes DWNT. Además, el conjunto resultante de NT internos era tan estructuralmente homogéneo como los DWNT originales, a pesar de la potencial destructividad de la dilución instantánea. Estos hallazgos abren interesantes posibilidades para modificaciones controladas de la intraarquitectura de nanoestructuras autoensambladas, lo que alteraría las propiedades ópticas del sistema.

La adición de agua a una solución madre de moléculas de colorante C8S3 disueltas en metanol (ver "Materiales y métodos") da como resultado la formación de DWNT10,15, que se observa espectroscópicamente por un fuerte corrimiento hacia el rojo de ∼70 nm (∼2300 cm−1 ) en el espectro de absorción (Fig. 2, espectro azul). Dos picos estrechos a ∼600 nm (∼16 673 cm−1) y ∼590 nm (∼16 963 cm−1) corresponden a transiciones excitónicas en los NT internos y externos, respectivamente16,17. El hombro por debajo de 580 nm se atribuye a transiciones excitónicas de mayor altura16.

Espectros de absorción de monómeros C8S3 disueltos en metanol (marrón), DWNT (azul) y NT diluidos instantáneamente (rojo). Con fines de comparación, los espectros de DWNT y NT diluidos por flash se normalizan a la amplitud del pico a ~600 nm, mientras que el espectro del monómero se normaliza a la amplitud del pico a ~520 nm. Obsérvese un desplazamiento azul de ∼40 cm−1 del pico de 600 nm de las NT diluidas con flash con respecto al espectro de las DWNT.

El proceso de dilución flash se lleva a cabo mezclando la solución DWNT con una mezcla 1:1 (v/v) de metanol y agua en un mezclador microfluídico en forma de lágrima18. La desaparición del pico a ~590 nm se ha atribuido previamente a la disolución de la NT10,18 externa. Un pico ancho a ~574 nm corresponde a transiciones excitónicas de mayor energía10,16; se puede descartar la contribución de los paquetes, ya que apenas se observaron en las imágenes crio-TEM de la solución DWNT (Información complementaria I). Además, apenas se observó la característica máxima de absorción de 604 nm para los paquetes 5,19 (Información complementaria I).

Para relacionar los datos espectroscópicos con los datos estructurales, tanto los DWNT como los NT diluidos en flash se tomaron imágenes utilizando cryo-TEM. Para garantizar condiciones de imagen idénticas con el fin de un análisis posterior, consideramos la imagen crio-TEM que contiene DWNT y NT diluidos con flash (Fig. 3A), y sus respectivas secciones ampliadas se muestran en las Figs. 3B, C. Enfatizamos que esta fue una ocasión rara (pero por lo demás conveniente) porque se estima que la eficacia general del proceso de dilución flash es tan alta como 90%, donde la eficacia se calcula como la proporción del número de NT diluidos flash a el número total de NT en todas las imágenes crio-TEM (Información complementaria II). Las imágenes crio-TEM adicionales obtenidas en diferentes condiciones de desenfoque se analizan en Información complementaria III.

Imagen de Cryo-TEM (A) que contiene DWNT (marcados con *) y NT diluidos con flash, secciones ampliadas (85X, mostradas con un óvalo blanco) de DWNT (B), NT diluidos con flash (C) y perfiles de línea de DWNT (azul) y NT diluido flash (rojo) (D). La imagen crio-TEM (A) se registra con un valor de desenfoque de ~1,5 µm. Los perfiles de línea se promedian (Información complementaria IV) sobre 30 perfiles de línea TEM, cada uno de 22,5 nm de longitud (los rectángulos blancos muestran dos ejemplos). Los perfiles de línea se normalizan a un valor mínimo de −1 para comparar después de restar el fondo (Información complementaria IV). Las flechas negras sólidas y discontinuas muestran las dos métricas utilizadas: las distancias de límite y de buzamiento a buzamiento, respectivamente, donde ain es la distancia interna de buzamiento a buzamiento, mientras que bdw y bFD son distancias de límite de DWNT y NT diluidos por flash. , respectivamente.

Los perfiles de línea promediados de DWNT y NT diluidos por flash se muestran en la Fig. 3D, donde los mínimos a ∼ ± 3,5 nm se denominarán "caídas internas". La distancia límite se determina tradicionalmente a partir de la intersección de las franjas de Fresnel con la línea de base13,17,20, mientras que la distancia buzamiento a buzamiento se determina encontrando los mínimos internos del perfil de la línea10,13 (Fig. 3D e información complementaria IV ). Los histogramas de las distancias límite y de buzamiento a buzamiento de los perfiles de línea TEM individuales (es decir, de segmentos de 22,5 nm) se muestran en la Fig. 4, mientras que la Tabla 1 enumera las métricas para DWNT y NT diluidas por flash. La homogeneidad de los DWNT y los NT diluidos por flash se puede afirmar a partir de la distribución de las distancias límite y de buzamiento a buzamiento de varios perfiles de línea TEM (Fig. 4). Las desviaciones estándar (DE) de los histogramas de todos los parámetros considerados son bastante bajas, inferiores al 5 % de los valores respectivos. Esto indica que tanto los DWNT como los NT diluidos en flash son bastante homogéneos a lo largo de la longitud del NT, así como entre sí.

Histogramas de distancias límite (marrón) y distancias internas de buzamiento a buzamiento (verde) de DWNT (A) y NT diluidos por flash (B). Se consideraron treinta perfiles de línea de una longitud total de ~0,7 µm para DWNT y NT diluidos en flash. Cada perfil de línea se promedió en una longitud de 22, 5 nm y se ajustó ad hoc con cuatro (DWNT) o dos (NT diluido en flash) Gaussianos, de los cuales se extrajeron las posiciones medias (Información complementaria IV). Los parámetros de los histogramas se enumeran en la Tabla 1.

La distancia límite de las DWNT de 13,6 ± 0,4 nm concuerda con los valores publicados en la literatura6,13,21,22. El grosor de la pared, evaluado a partir de la diferencia entre las distancias límite de las DWNT y las NT diluidas por flash, es (13,6–10,2)/2 = 1,7 nm, lo que concuerda bien con el tamaño de la molécula C8S3 (∼2 nm)23 considerando la interdigitación colas alifáticas 21. En otras palabras, la distancia límite de los NT diluidos por flash corresponde a la distancia límite de los DWNT con la capa externa eliminada, lo que sugiere fuertemente que el NT interno permanece intacto después de la dilución flash.

Las diferentes métricas (p. ej., distancia límite y distancia buzamiento a buzamiento) utilizadas en la literatura crio-TEM13,20,21,24 deben tomarse con mucha precaución al hacer conexiones con la macroestructura (molecular)21 porque los valores que representan pueden cambiar bajo diferentes condiciones de desenfoque. En general, los picos y valles en las imágenes TEM no pueden interpretarse directamente como correspondientes a una carga o densidad de masa alta y baja (proyectada)25, y la literatura da ejemplos de la aparición de tubos 'fantasmas' en nanotubos de carbono de paredes múltiples26. Por lo tanto, debe establecerse una conexión entre la estructura molecular de los nanotubos y las imágenes crio-TEM. Con este fin, utilizamos un modelo molecular atomístico (en adelante, la "muestra"; para más detalles, consulte "Materiales y métodos") que consta de una sección de pared simple (SW) y de pared doble (DW). solvatado en agua. Se generaron una serie de imágenes TEM (HRTEM) de alta resolución correspondientes a esta configuración con el algoritmo multicorte utilizando el paquete de programas abTEM14, y se obtuvieron perfiles de línea perpendiculares al eje del nanotubo (para más detalles, consulte "Materiales y métodos"). .

Las Figuras 5A,B muestran moléculas C8S3 dispuestas en una estructura tubular para el modelo molecular y la imagen HRTEM simulada de la muestra, respectivamente. En la Fig. 5C, D, respectivamente. Las densidades de carga nuclear proyectadas de las secciones DW y SW se superponen estrechamente, con el pico de la densidad casi a la misma distancia del centro del tubo (∼3,3 nm). Además, las posiciones de los máximos internos de las densidades de carga nuclear proyectadas (mostradas por líneas discontinuas) están razonablemente cerca (dentro de 0,5 nm) de las posiciones de las caídas internas (es decir, los mínimos de los perfiles de línea en ∼ ± 3,5 nm) para las secciones DW y SW (Fig. 5C,D).

Modelo molecular de C8S3 NT (A), imagen HRTEM simulada con un desenfoque de 1,2 µm (B) y perfiles de línea de contraste promedio de las secciones DW (azul) (C) y SW (rojo) (D) junto con su respectiva carga nuclear proyectada densidades (ρn). El modelo molecular (A) y la imagen HRTEM simulada (B) muestran las secciones DW y SW, que están resaltadas en la última por rectángulos azules y rojos, respectivamente. Cinco perfiles de línea de 20 nm cada uno de la imagen HRTEM simulada se promedian y suavizan tomando un promedio móvil sobre siete puntos (C,D). Los perfiles de línea (densidades nucleares proyectadas) se normalizan a un valor mínimo (máximo) de −0,5 (+ 1) para facilitar la comparación. En los paneles (C) y (D), las líneas discontinuas muestran las posiciones de los buzamientos internos (∼ ± 3,5 nm) de los perfiles de línea, que están razonablemente cerca (dentro de 0,5 nm) de las posiciones de los máximos internos de la proyección. densidades nucleares.

Los perfiles de línea de contraste de DWNT y NT diluidos con flash obtenidos de las imágenes crio-TEM experimentales (Fig. 3D) se parecen mucho a los contrastes de perfil de línea simulados (Fig. 5C, D). Las formas generales de los perfiles de línea están bien reproducidas, y las caídas internas coinciden muy bien en el experimento (para DWNT y NT diluido flash, Fig. 4, histogramas verdes) y la teoría (para muestras DW y SW, Fig. 5C, D). Al notar que la sección SW se obtuvo simplemente eliminando las moléculas del NT externo, sin cambiar la estructura molecular del NT interno, concluimos que la dilución instantánea no afecta la pared interna. Las posiciones de las inmersiones se desvían ligeramente para diferentes valores de desenfoque (Información complementaria III, Fig. S8); sin embargo, lo hacen de la misma manera para las secciones SW y DW interior (Información complementaria III, Fig. S9). Las desviaciones en los valores de desenfoque particulares (1,2 µm para cálculos teóricos frente a ~1,5 µm en el experimento) y la escala de distancia (~10 % entre el experimento y los cálculos, no se muestra explícitamente) pueden deberse a diferencias en el grosor de las muestras, coherencia transversal finita del haz de electrones y precisión del potencial utilizado en el método multicorte. Sin embargo, las tendencias generales observadas en las imágenes HRTEM simuladas respaldan nuestra conclusión de que la pared interna sobrevive intacta a la dilución instantánea.

Finalmente, comentamos un cambio azul pequeño, pero notable, de ∼ 40 cm−1 observado en el espectro de absorción del NT interno después de la dilución instantánea (Fig. 2). Anteriormente se planteó la hipótesis de que este desplazamiento hacia el azul se atribuía al cambio en el diámetro interior de la NT después de la dilución instantánea18 o al acortamiento de la longitud de las NT (a 100 nm o menos) debido al nanoconfinamiento de los excitones27. Como se muestra aquí, el proceso de dilución instantánea no cambia el NT interno. Además, al considerar la vista de la rejilla crio-TEM, no se observaron cambios significativos en las longitudes de los NT diluidos en flash (Información complementaria V, Fig. S12). Este último hallazgo corrobora una conclusión anterior basada en el alto grado de alineación geométrica de los NT diluidos en flash en el canal de microfluidos18. En consecuencia, el cambio espectral azul es más probable porque el NT interno comienza a estar directamente expuesto al solvente, lo que provoca un cambio en la constante dieléctrica del entorno. Esto está en línea con el hallazgo anterior5 sobre el efecto del solvente en el sistema DWNT, donde el espectro de absorción de las DWNT preparadas por vía alcohólica se desplazó hacia el azul en comparación con las DWNT preparadas por vía directa (es decir, sin metanol en el solvente) .

Mediante el uso de microfluidos, espectroscopia óptica y crio-TEM, hemos podido obtener imágenes de los NT internos transitorios antes de que los NT externos se vuelvan a formar en condiciones fuertes de no equilibrio. Las imágenes crio-TEM experimentales se compararon con imágenes HRTEM simuladas obtenidas del modelado molecular del sistema C8S3 NT. La estrecha correspondencia entre los dos nos permitió concluir que el NT interno permanece sin cambios después de la dilución instantánea. También se demostró que la alta homogeneidad del NT interno se conserva a través del proceso de dilución instantánea, lo que demuestra que la dilución instantánea disuelve selectivamente solo el NT externo, dejando la estructura molecular del NT interno prácticamente intacta. Esta conclusión abre una nueva vía de investigación para introducir nanoestructuras adicionales (como, por ejemplo, puntos cuánticos) en el NT interno antes de que el NT externo comience a reformarse, para alterar el acoplamiento electrónico entre las paredes o la longitud de difusión del excitón.

El colorante C8S3 (3,3'-bis(2-sulfopropil)-5,5',6,6'-tetracloro-1,1'-dioctilbenzimidacarbocianina, PM = 903 g/mol) se adquirió de FEW Chemicals (Wolfen, Alemania ), y se usó tal como se recibió. Las DWNT C8S3 se prepararon mediante la ruta alcohólica detallada en la Ref.5. En resumen, se preparó una reserva de monómero 2,32 mM disolviendo moléculas de colorante C8S3 en metanol (Biosolve BV). A esto le siguió la adición de agua milli-Q a la solución madre de monómero en una proporción de 1:0,26 v/v. Hubo un cambio inmediato de color de naranja a rosa, lo que es una indicación del autoensamblaje de los monómeros, lo que da como resultado la formación de DWNT. La solución resultante se almacenó durante 15 a 18 horas a temperatura ambiente en un lugar oscuro. A continuación, se añadió 1 ml de agua milli-Q, lo que dio como resultado una concentración final de colorante C8S3 de 0,267 mM y metanol al 9 % (p/p) en solución de DWNT.

La dilución flash se llevó a cabo mezclando la solución de DWNT con una mezcla de metanol y agua (1:1 v/v) en un mezclador microfluídico en forma de lágrima de borosilicato (Micronit), cuya geometría asegura una mezcla controlada y eficiente a números de Reynolds bajos ( RE < 100) con un comienzo claramente definido del proceso de dilución flash. Se utilizaron dos bombas de jeringa (New Era, modelo NE–300) para bombear la solución DWNT y la mezcla de metanol y agua al mezclador de microfluidos con una relación de caudal de 1:1,6, respectivamente, con un caudal total de 2,6 ml/h. Después de mezclar, los NT diluidos instantáneamente fluyeron a la celda de flujo de microfluidos (Micronit), donde el espectro de absorción se monitoreó constantemente en una configuración de absorción compacta, portátil y construida en el hogar, que se puede operar en las cercanías de la congelación crio-TEM. estación. Se utilizó una luz LED blanca como fuente de luz y un espectrómetro Ocean Optics USB-400. El tiempo total para que los reactivos fluyan desde el mezclador hasta el final de la celda de flujo fue de ~10 s. Los NT diluidos instantáneamente se recolectaron al final de la celda de flujo y se congelaron rápidamente dentro de los 30 s de la recolección.

Los NT diluidos por flash se congelaron (siguiendo el protocolo descrito en Ref.13) ~ 40 s después del comienzo del proceso de dilución por flash. En primer lugar, se depositaron alrededor de 3 µL de NT diluido flash sobre una rejilla de cobre hidrofilizado con una película de carbón perforada (quantifoil 3.5/1). Luego, se formó una capa delgada de la muestra (∼100 nm) eliminando el exceso durante 5 s. A continuación, se vitrificó rápidamente la rejilla a -184 °C en etano líquido con un Vitrobot (FEI Eindhoven). Para la obtención de imágenes, se utilizó un microscopio electrónico de transmisión FEI Tecnai T20 con un cátodo LaB6 que opera a 200 keV, donde las rejillas vitrificadas se colocaron en un soporte de criotransferencia (Gatan modelo 626). Las imágenes crio-TEM se registraron utilizando una cámara CDD UltraScan 4000 UHS (Gatan, Pleasanton) en el modo de dosis baja. Se tomaron imágenes de cuatro muestras, cada una de DWNT y NT diluidas con flash, con diferentes desenfoques y aumentos. De estos, dos micrografías de DWNT y tres micrografías de NT diluidos en flash se usaron arbitrariamente en el texto principal y la información complementaria. Con el valor de ampliación de 100 000 × utilizado en las imágenes notificadas (a menos que se indique lo contrario), la resolución espacial se estima en ∼0,5 nm, mientras que la incertidumbre en el valor de desenfoque del microscopio es de ∼0,5 µm. Los parámetros de imagen adicionales se enumeran en la Tabla 2.

Las imágenes crio-TEM se analizaron con el software Fiji Image J2; los detalles se analizan en Información complementaria IV.

El modelo de nanotubos C8S3 de Bondarenko et al.28 se utilizó como estructura inicial para nuestras simulaciones. El modelo específico reprodujo los espectros de absorción experimentales de los nanotubos C8S3 y mantuvo su estructura tubular durante una fase de producción de 100 ns. El proceso de construcción de nanotubos C8S3 se basó en crear redes 2D a partir de diferentes celdas unitarias y enrollarlas en cilindros con radios y ángulos de balanceo específicos (para obtener detalles, consulte la Información complementaria VI). El radio para el cilindro de pared interior de este modelo fue de 3,72 nm y el ángulo de balanceo fue de 30,96°, mientras que para el cilindro de pared exterior estos valores fueron de 5,49 nm y 31,53°, respectivamente. Los detalles se describen en Refs.21,28.

Para calcular los contrastes del perfil de línea, se recortó una pieza de nanotubo de 20 nm de longitud del modelo de nanotubo C8S3 (originalmente 75 nm). Luego, se retiraron las moléculas C8S3 de la mitad inferior del nanotubo. La estructura resultante constituía un nanotubo C8S3 completo de 10 nm unido a un tubo interior C8S3 expuesto de 10 nm (Fig. 5A). El nanotubo recortado se solvató en el centro de una caja de 40 × 40 × 40 nm y se agregaron iones Na+ para neutralizar la carga del sistema. Para asegurarse de que las dimensiones de la pared interna del tubo fueran las mismas en las secciones SW y DW, se aplicaron restricciones de posición al cromóforo de las moléculas C8S3 de la pared interna. El número total de moléculas C8S3 fue 1068 (NT interno: 604 y NT externo: 464), y el número total de átomos fue 6,807,144. Se pueden encontrar más detalles en Información complementaria VI y en Refs.21,28.

Las posiciones atómicas de todos los átomos en el modelo (∼6,8 millones en total) se usaron para generar imágenes TEM (HRTEM) simuladas de alta resolución utilizando los módulos del paquete abTEM14, al propagar numéricamente una onda plana con una resolución en el espacio real de 1,0 Angstrom a través del potencial electrostático utilizando el algoritmo multislice29. Se utilizó la parametrización de Lobato30 de los potenciales atómicos, con un espesor de corte de 0,1 Angstrom y con integración exacta en la dirección de la onda plana sobre el corte. La onda de salida se convirtió posteriormente en una imagen HRTEM mediante la aplicación de una función de transferencia de contraste (CTF). Los ajustes de CTF estaban cerca de los del microscopio electrónico utilizado en el experimento (ver Información complementaria VII), pero variamos el desenfoque. Los contrastes de perfil de línea para las secciones SW y DW se generaron a partir de la imagen promediando cinco perfiles de línea cada uno de 20 nm de longitud a lo largo del tubo en las secciones SW y DW. El método utilizado para obtener perfiles de densidad de carga nuclear se detalla en Información complementaria VII.

Todos los datos generados o procesados durante este estudio están disponibles del autor correspondiente a pedido razonable.

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Descargar referencias

Agradecemos a H. von Berlepsch por desafiarnos a obtener imágenes de los NT internos después de la dilución instantánea. Agradecemos a BJ Kooi por sus útiles consejos sobre el análisis de imágenes crio-TEM, a F. de Haan por su asistencia general de laboratorio y a J. Madsen por sus comentarios sobre las simulaciones de imágenes TEM con el paquete abTEM. Agradecemos a B. Kriete y TLC Jansen por sus aportes al leer la primera versión del manuscrito. MSP y SRK reconocen el apoyo financiero de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO, proyecto OCENW.KLEIN.356).

Instituto Zernike de Materiales Avanzados, Universidad de Groningen, Nijenborgh 4, 9747 AG, Groningen, Países Bajos

Sundar Raj Krishnaswamy, Ivo A. Gabrovski y Maxim S. Pshenichnikov

Instituto de Biotecnología y Ciencias Biomoleculares de Groningen, Universidad de Groningen, Nijenborgh 7, 9747 AG, Groningen, Países Bajos

Elias Patmanidis, Marc CA Stuart y Alex H. de Vries

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MSP y SRK idearon el proyecto. IAG y SRK prepararon muestras y realizaron experimentos de dilución instantánea. MCAS realizó una congelación rápida de los NT diluidos con flash y obtuvo imágenes crio-TEM. Los datos fueron analizados por SRKIP y AHdV desarrolló un modelo molecular de DWNT y calculó los contrastes del perfil de línea. El manuscrito fue escrito por SRK, AHdV y MSP con la contribución de todos los autores.

Correspondencia a Maxim S. Pshenichnikov.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Krishnaswamy, SR, Gabrovski, IA, Patmanidis, I. et al. Imágenes TEM criogénicas de complejos de captación de luz artificial fuera del equilibrio. Informe científico 12, 5552 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-09496-z

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Recibido: 11 noviembre 2021

Aceptado: 24 de marzo de 2022

Publicado: 01 abril 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-09496-z

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