Un equipo de investigación de la Universidad Northwestern ha desarrollado un nuevo método para realizar una nanoscopia espectroscópica, un enfoque que podría ayudar a los investigadores a comprender las interacciones biomoleculares más complicadas y caracterizar las células y enfermedades a nivel de molécula única.
El nuevo sistema, llamado microscopía de localización de una sola molécula espectroscópica dispersa asimétricamente SDsSMLM, se basa en las técnicas sSMLM existentes desarrolladas en la Escuela de Ingeniería McCormick para proporcionar un análisis espectroscópico de una sola molécula más preciso para estudiar cómo las células detrás de ciertos tipos de cáncer o enfermedadescomo la retinopatía diabética, funcionan en sus entornos localizados.
Mientras que las técnicas actuales de microscopía de localización de una sola molécula espectroscópica logran imágenes de súper resolución y espectroscopía de una sola molécula simultáneamente, los diseños actuales de sSMLM adolecen de una resolución de imágenes reducida y precisión espectral. Esto es causado por el sistema que divide un número finito de fotones emitidos -partículas atómicas que transmiten luz electromagnética, entre dos canales separados para imágenes espaciales y espectrales.
"No deberíamos estar satisfechos de solo saber dónde está una molécula en particular o dónde están muchas moléculas sin diferenciar sus propiedades", dijo Hao Zhang, profesor de ingeniería biomédica, quien dirigió la investigación. "Nuestro enfoque nos permite utilizar completamente todosfotones de cada emisión para imágenes espaciales y análisis espectrales. Como resultado, mejoramos significativamente la resolución de imágenes espaciales y la precisión espectral en comparación con las técnicas sSMLM existentes ".
Un artículo que describe el trabajo, titulado "Microscopía de localización de molécula única espectroscópica dispersa simétricamente", se publicó el 25 de mayo en la revista Luz: ciencia y aplicaciones . Cheng Sun, profesor de ingeniería mecánica, fue coautor del artículo.
A diferencia de los enfoques sSMLM existentes, que a menudo usan una relación de 1: 3 para dividir las fotos entre los canales espacial y espectral, SDsSMLM confirma todas las fotos disponibles para crear dos imágenes espectrales reflejadas. Este enfoque extrae información espectral con la resolución más alta posible. Además, debido a que las imágenes son simétricas, los investigadores aún pueden identificar información espacial identificando el punto medio entre las dos imágenes espectrales.
En comparación con un sSMLM existente que usa la misma cantidad de fotos, los investigadores encontraron que SDsSMLM mejoró la precisión espacial en un 42 por ciento y la precisión espectral en un 10 por ciento.
"Nos dimos cuenta de que la información espacial se pasa por alto por completo en la imagen espectral en las técnicas sSMLM existentes", dijo Zhang. "Este enfoque nos permite aplicar todos los fotones disponibles para el análisis espectral para impulsar el límite de resolución y al mismo tiempo adquirir imágenes espaciales."
Cuando se usa junto con técnicas espectroscópicas de imágenes de una sola molécula, SDsSMLM se puede adaptar para imágenes celulares en 3D, una herramienta esencial en biología celular y ciencia de materiales que permite a los investigadores rastrear cómo interactúan las células en sus entornos.
"Esta técnica es válida para todas las moléculas, independientemente de sus espectros de emisión y variaciones espectrales diminutas, incluso entre las mismas especies de moléculas", dijo Zhang. "Con una resolución espacial mejorada y precisión espectral, sSMLM encontrará aplicaciones más amplias en múltiplesimágenes de moléculas en células y seguimiento tridimensional para nanopartículas individuales en investigaciones biológicas y químicas ".
Además de las capacidades de imagen avanzadas del sistema, la naturaleza compacta de SDsSMLM permite una fácil integración y operación confiable con sistemas convencionales de microscopio de fluorescencia. Combinado con un complemento de código abierto que los investigadores desarrollaron llamado RainbowSTORM, Zhang espera que otros miembros de la comunidad de investigación biológicaincorporarán esta técnica avanzada dentro de su propio trabajo.
"Nuestro diseño es independiente y puede instalarse en la mayoría de los sistemas de microscopio", dijo Zhang. "Esperamos que otros investigadores aprovechen lo que hemos creado".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad del Noroeste . Original escrito por Alex Gerage. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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