Os pesquisadores da Universidade de Tóquio Kohaki Hori, Keichiro Toda, Takuma Nakamura e Takuro Ideguchi desenvolveram um microscópio capaz de detectar sinais em uma faixa de intensidade quatorze vezes maior que os instrumentos padrão. O sistema também funciona sem rótulos, o que significa que não depende de adição de corantes. Este método suave permite que as células permaneçam intactas durante imagens de longo prazo, o que pode beneficiar testes e controle de qualidade em ambientes farmacêuticos e de biotecnologia. Pesquisa mostra Comunicação da natureza.
Os microscópios têm impulsionado o progresso científico desde o século XVI, mas grandes melhorias muitas vezes exigem equipamentos cada vez mais especializados. 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, maior que 100 nanômetros), tornando-a útil para capturar imagens estáticas de propriedades 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 identificar estruturas tão pequenas quanto proteínas únicas. Embora o iSCAT permita aos pesquisadores “rastrear” partículas individuais e observar mudanças rápidas dentro da célula, falta-lhe a visão abrangente fornecida pelo QPM.
Capturando dois aspectos da luz ao mesmo tempo
“Quero compreender os processos dinâmicos nas células vivas usando métodos não invasivos”, disse Hori, um dos primeiros autores.
Motivada por este objetivo, a equipa testou 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 se o microscópio funcionava conforme esperado, eles observaram como as células se comportavam durante a morte celular. Em um experimento, eles capturaram uma imagem que continha informações de luz viajando para frente e para trás.
Separação de sinais sobrepostos
“Nosso maior desafio”, explicou Toda, outro primeiro autor, “foi separar claramente os dois tipos de sinais de uma única imagem, mantendo o ruído baixo e evitando a mistura entre eles”.
Os pesquisadores conseguiram detectar o movimento de estruturas celulares maiores (micro), bem como de partículas muito menores (nano). Ao comparar os padrões da luz direta e retroespalhada, eles podem estimar o tamanho de cada partícula e seu índice de refração, que descreve a intensidade com que a luz é curvada ou espalhada quando passa através de um material.
Aplicações futuras para pequenas partículas
“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 controlam seu estado até a morte e verificar novamente nossos resultados com outras técnicas.”
