Novo “Grande Microscópio Unificado” revela os mundos micro e nano em uma única visão

Um microscópio de luz dupla e sem marcadores revela a atividade oculta em escala micro a nano dentro das células vivas.

Por School of Science, The University of Tokyo com informações de Live Science.

Os pesquisadores Kohki Horie, Keiichiro Toda, Takuma Nakamura e Takuro Ideguchi, da Universidade de Tóquio, criaram um microscópio capaz de detectar sinais em uma faixa de intensidade quatorze vezes maior do que a dos instrumentos padrão. O sistema também funciona sem marcadores, ou seja, não depende da adição de corantes. Essa abordagem delicada permite que as células permaneçam intactas durante a obtenção de imagens de longa duração, o que pode beneficiar os testes e o controle de qualidade em ambientes farmacêuticos e biotecnológicos. O estudo foi publicado na revista Nature Communications .

Os microscópios têm impulsionado o progresso científico desde o século XVI, mas as principais melhorias muitas vezes exigiram ferramentas cada vez mais especializadas. À medida que as técnicas se tornaram mais avançadas, também enfrentaram limitações quanto ao que podiam medir. A microscopia de fase quantitativa (QPM) utiliza a luz espalhada para frente para visualizar estruturas em microescala (neste estudo, acima de 100 nanômetros), o que a torna útil para capturar imagens estáticas de características celulares complexas. No entanto, a QPM não consegue detectar partículas muito pequenas. A microscopia de espalhamento interferométrico (iSCAT) funciona de maneira diferente, capturando a luz retroespalhada e podendo detectar estruturas tão pequenas quanto proteínas individuais. Embora a iSCAT permita aos pesquisadores “rastrear” partículas individuais e observar mudanças rápidas dentro das células, ela não oferece a visão mais ampla proporcionada pela QPM.

Capturando duas direções de luz simultaneamente

“Gostaria de compreender os processos dinâmicos dentro das células vivas usando métodos não invasivos”, diz Horie, um dos primeiros autores.

Motivada por esse objetivo, a equipe investigou se a coleta simultânea de luz em ambas as direções poderia preencher essa lacuna e revelar a atividade em uma ampla gama de tamanhos e movimentos em uma única imagem. Para explorar a ideia e confirmar se o microscópio funcionava conforme o esperado, eles observaram o comportamento das células durante a morte celular. Em um experimento, capturaram uma imagem que continha informações da luz que se propagava tanto para frente quanto para trás.

Separando sinais sobrepostos

“Nosso maior desafio”, explica Toda, outro dos primeiros autores, “foi separar claramente dois tipos de sinais de uma única imagem, mantendo o ruído baixo e evitando a mistura entre eles.”

Os pesquisadores conseguiram identificar o movimento de estruturas celulares maiores (micro) e também de partículas muito menores (nano). Comparando os padrões de luz espalhada para frente e para trás, eles puderam estimar o tamanho de cada partícula e seu índice de refração, que descreve a intensidade com que a luz se curva ou se dispersa ao passar por um material.

Aplicações futuras para partículas menores

“Planejamos estudar partículas ainda menores”, diz Toda, já pensando em pesquisas futuras, “como exossomos e vírus, e estimar seu tamanho e índice de refração em diferentes amostras. Também queremos revelar como as células vivas caminham para a morte, controlando seu estado e verificando nossos resultados com outras técnicas.”

Fonte da história:
Materiais fornecidos pela Faculdade de Ciências da Universidade de Tóquio . Observação: o conteúdo pode ser editado para adequação ao estilo e tamanho.

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