La microscopía de superresolución es una técnica que puede "ver" más allá de la difracción de la luz, proporcionando vistas sin precedentes de las células y sus estructuras interiores y orgánulos. La técnica ha generado un interés creciente recientemente, especialmente desde que sus desarrolladores ganaron el Premio Nobel de Químicaen 2014.
Pero la microscopía de súper resolución viene con una gran limitación: solo ofrece resolución espacial. Eso podría ser suficiente para muestras estáticas, como materiales sólidos o células fijas, pero cuando se trata de biología, las cosas se vuelven más complicadas. Las células vivas son muy dinámicasy dependen de un conjunto complejo de procesos biológicos que ocurren a través de escalas de tiempo de sub-segundos, cambiando constantemente. Entonces, si queremos visualizar y comprender cómo funcionan las células vivas en la salud y la enfermedad, necesitamos una resolución de tiempo o "temporal" alta comobien.
Un equipo dirigido por el profesor Theo Lasser, jefe del Laboratorio de Óptica Biomédica LOB en EPFL ahora ha avanzado para abordar el problema mediante el desarrollo de una técnica que puede realizar tanto microscopía de súper resolución 3D como imágenes de fase 3D rápidas enun solo instrumento. La imagen de fase es una técnica que traduce los cambios en la fase de luz causados por las células y sus orgánulos en mapas de índice de refracción de las células mismas.
La plataforma única, que se conoce como "microscopio 4D", combina la sensibilidad y la alta resolución temporal de las imágenes de fase con la especificidad y la alta resolución espacial de la microscopía de fluorescencia. Los investigadores desarrollaron un nuevo algoritmo que puede recuperar la información de fasede una pila de imágenes de campo brillante tomadas por un microscopio clásico.
"Con este algoritmo, presentamos una nueva forma de lograr la microscopía de fase cuantitativa 3D utilizando un microscopio convencional de campo brillante", dice Adrien Descloux, uno de los autores principales del artículo. "Esto permite la visualización directa y el análisis de estructuras subcelularesen células vivas sin etiquetar "
Para lograr imágenes 3D rápidas, los científicos diseñaron a medida un prisma de división de imágenes, que permite la grabación simultánea de una pila de ocho imágenes desplazadas en z. Esto significa que el microscopio puede realizar imágenes de fase 3D de alta velocidad en un volumende 2.5? mx 50? mx 50? m. La velocidad del microscopio está básicamente limitada por la velocidad de su cámara; para esta demostración, el equipo pudo obtener imágenes de la dinámica intracelular a una velocidad de hasta 200 Hz.encendido, puede convertir un microscopio clásico en un generador de imágenes 3D ultrarrápido ", dice Kristin Grussmayer, otra de las principales autoras del artículo.
El prisma también es adecuado para imágenes de fluorescencia en 3D, que los científicos probaron usando imágenes de fluctuación óptica de súper resolución SOFI. Este método explota el parpadeo de los tintes fluorescentes para mejorar la resolución en 3D a través del análisis de correlación de la señal.Los investigadores realizaron imágenes de súper resolución en 3D de estructuras teñidas en las células y las combinaron con imágenes de fase sin etiquetas en 3D. Las dos técnicas se complementaron muy bien, revelando imágenes fascinantes de la arquitectura interna, el citoesqueleto y los orgánulos también en células vivas.a través de diferentes puntos de tiempo.
"Estamos encantados con estos resultados y las posibilidades que ofrece esta técnica", dice el profesor Hilal Lashuel, cuyo laboratorio en EPFL se unió
El profesor Lasser está utilizando la nueva técnica para estudiar los mecanismos por los cuales la agregación de proteínas contribuye al desarrollo y la progresión de enfermedades neurodegenerativas, como el Parkinson y el Alzheimer. "Los avances técnicos permitieron la visualización de alta resolución de la formación de agregados patológicos de alfa sinucleínaen las neuronas del hipocampo "
El equipo ha nombrado a la nueva plataforma de microscopía PRISM, por Instrumento de recuperación de fase con microscopía de superresolución. "Ofrecemos PRISM como una nueva herramienta de microscopía y anticipamos que se utilizará rápidamente en la comunidad de ciencias de la vida para expandir el alcance de 3Dimágenes de alta velocidad para investigaciones biológicas ", dice Theo Lasser." Esperamos que se convierta en un caballo de batalla habitual para la neurociencia y la biología ".
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Materiales proporcionados por Escuela Politécnica Federal de Lausana . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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