“Grande Microscópio Unificado” revela mundos micro e nano em uma única visão
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 mais ampla do que a dos instrumentos padrão. O sistema também funciona sem rótulos, o que significa que não depende de adição de corantes. Esta abordagem suave permite que as células permaneçam ilesas durante imagens de longo prazo, o que poderia beneficiar os testes e o controle de qualidade em ambientes farmacêuticos e de biotecnologia. O estudo aparece em Comunicações da Natureza.
Os microscópios impulsionaram o progresso científico desde o século XVI, mas grandes melhorias exigiram frequentemente ferramentas cada vez mais especializadas. À medida que as técnicas se tornaram mais avançadas, também enfrentaram compensações no que podiam medir. A microscopia de fase quantitativa (QPM) usa luz espalhada para frente para visualizar estruturas em microescala (neste estudo, mais de 100 nanômetros), o que a torna útil para capturar imagens estáticas de características celulares complexas. No entanto, o QPM não consegue detectar partículas muito pequenas. A microscopia de espalhamento interferométrico (iSCAT) funciona de maneira diferente, capturando luz retroespalhada e pode detectar estruturas tão pequenas quanto proteínas únicas. Embora o iSCAT permita aos pesquisadores “rastrear” partículas individuais e observar mudanças rápidas dentro das células, falta-lhe a visão mais ampla oferecida pelo QPM.
Capturando duas direções de luz ao mesmo tempo
“Gostaria de compreender os processos dinâmicos dentro das células vivas usando métodos não invasivos”, diz Horie, um dos primeiros autores.
Motivada por este objetivo, a equipa examinou se a recolha de luz de ambas as direções ao mesmo tempo poderia preencher a lacuna e revelar atividade numa ampla gama de tamanhos e movimentos numa única imagem. Para explorar a ideia e confirmar que o microscópio funcionou conforme o esperado, eles observaram como as células se comportavam durante a morte celular. Numa experiência, eles capturaram uma imagem que continha informações tanto da luz que viajava para a frente como para trás.
Separando Sinais Sobrepostos
“Nosso maior desafio”, explica Toda, outro primeiro autor, “foi separar de forma clara 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), bem como de partículas muito menores (nano). Ao comparar os padrões da 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 espalha quando passa 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 se movem em direção à morte, controlando seu estado e verificando novamente nossos resultados com outras técnicas.”
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