Todos hemos escuchado y visto cómo una imagen vale más que mil palabras. Ahora, en un giro científico sobre ese dicho, los investigadores del Laboratorio Nacional de Campo Magnético Alto National MagLab, con sede en la Universidad Estatal de Florida, están creando imágenesque pintan miles de moléculas.
Utilizando un instrumento único y poderoso, los científicos han refinado una técnica llamada imágenes de espectrometría de masas MSI que traduce resmas de datos en imágenes detalladas de la composición molecular de muestras biológicas. Su trabajo, publicado esta semana en Química analítica , presenta imágenes con una resolución de masa tan alta que cada color en la imagen representa un tipo distinto de molécula.
MSI no es nuevo. Durante años, los científicos han usado la técnica para convertir los análisis de espectrometría de masas de la composición química de una muestra en representaciones espaciales que muestran qué moléculas ocurren dónde.
Lo que es diferente ahora, explicó el químico de National MagLab Don Smith, autor correspondiente en el estudio, es la amplitud y profundidad de los datos generados con el espectrómetro de masas de resonancia de ciclotrón iónico de 21 teslas ICR de laboratorio, llamado "21-T "para abreviar. Tesla es una unidad de intensidad de campo magnético; un imán de nevera tiene un campo de aproximadamente 0.01 tesla y un imán de resonancia magnética de hospital típico tiene un campo de 2 o 3 teslas.
El 21-T permite que las imágenes de espectrometría de masas se conviertan en ultra alta definición, con muchos más píxeles que componen la imagen.
"Me gusta pensar en esto como la mayor cantidad de información por píxel: cuánta información química podemos obtener de cada píxel en un período de tiempo determinado", dijo Smith. "Estamos observando nuevas moléculas que nunca se han observado,nunca antes se resolvió en masa en el tejido "
El año pasado, Smith se asoció con Ron Heeren del Instituto de Imagen Molecular Modal de Maastricht en la Universidad de Maastricht en los Países Bajos. Con su equipo, los científicos realizaron un mes de experimentos en el 21-T, examinando el tejido cerebral de ratas sanas.En cada experimento de 24 horas, se centraron en biomoléculas específicas. En los dos conjuntos de datos examinados para el Química analítica artículo, el equipo buscó ciertos lípidos, una clase de biomoléculas que ejecutan funciones críticas en el cuerpo, incluso en las membranas celulares.
Los espectrómetros de masas son escalas moleculares elegantes que usan un imán fuerte para identificar cada molécula en una sustancia por su masa única. A las moléculas primero se les debe dar una carga positiva o negativa ionizada para que el imán pueda detectarlas. El equipo utilizóUna técnica llamada ionización por desorción láser asistida por matriz o MALDI, utilizada por primera vez en el 21-T para este proyecto con un instrumento especial enviado desde Maastricht a Tallahassee. Con esta configuración, pudieron vaporizar, ionizar y metódicamentemiden el ancho de un cabello a la vez, cada uno con miles de moléculas. De esta manera, poco a poco, acumularon mediciones que un software especial convirtió en un mapa similar a la resonancia magnética de la distribución espacial de las moléculas.
"Funcionó de inmediato", dijo Smith sobre los experimentos. "Fue una sorpresa muy agradable".
El 21-T, adquirido por el National MagLab en 2014 con fondos de la División de Química de la National Science Foundation, resultó ser una escala increíblemente sensible. Smith señaló que los científicos pudieron separar dos moléculas con una diferencia en el peso molecular de aproximadamente treselectrones: aproximadamente 0,00179 daltons la unidad de masa molecular o solo una pequeña fracción del peso de una molécula de agua.
"Esta es la razón por la que venimos al MagLab", dijo Heeren, "para superar los límites de las imágenes y ver detalles moleculares que de otro modo permanecerían ocultos".
El 21-T ha demostrado ser un instrumento notablemente versátil, dijo Chris Hendrickson, director de las instalaciones de ICR del laboratorio y coautor del artículo.
"Los experimentos que ha permitido han abarcado desde la biología médica hasta los contaminantes ambientales emergentes", dijo.
Smith dijo que esta técnica podría convertirse en una herramienta poderosa para la investigación en salud. Actualmente, el 21-T se usa rutinariamente para examinar la composición molecular de, entre otros tipos de muestras, proteínas complejas. Los futuros experimentos de MALDI podrían revelar no solo qué moléculas están enallí, pero precisamente en qué parte de una muestra de tejido se encuentra cada uno.
Los investigadores del cáncer podrían usar la técnica para examinar, a nivel molecular, exactamente dónde y cómo viaja un fármaco a través del tejido enfermo; otro científico podría estudiar cómo responde un organismo a la exposición a un contaminante. Los investigadores pueden incluso comparar ejemplos deel mismo tipo de célula entre sí para detectar diferencias moleculares sutiles.
En cuanto a Smith, él y su equipo tienen mucho trabajo para ellos, con muchos datos en espera de análisis.
"Básicamente probamos un poco de todo", dijo Smith sobre los experimentos del año pasado.
Eso es dos conjuntos de datos, quedan 26.
Además de Smith, Heeren y Hendrickson, los colaboradores del artículo incluyeron a Andrew Bowman primer autor y Shane Ellis de la Universidad de Maastricht y el científico de National MagLab Greg Blakney. La instrumentación MALDI utilizada para los experimentos se puso a disposición con el apoyo de los holandeses.provincia de Limburg.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Florida . Original escrito por Kristen Coyne. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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