Investigadores de la Universidad de Tokio han presentado un avance en microscopía de alta velocidad que permite capturar imágenes tridimensionales de células vivas a velocidades sin precedentes. Publicado en Nature Communications, el estudio detalla una nueva técnica capaz de generar "videos" de procesos dinámicos que ocurren dentro de las células al adquirir imágenes casi 400 veces más rápido que los esfuerzos anteriores.
El equipo utilizó luz infrarroja media para crear señales fototérmicas, capturando instantáneas de las firmas de cambios de temperatura emitidas por diferentes moléculas dentro de la célula. Este enfoque sin marcadores evita el uso de tintes, que pueden ser tóxicos para las muestras vivas, mientras permite mapear la composición interna celular basándose en frecuencias distintivas de enlaces químicos. Al iluminar la muestra con luz visible después de hacer vibrar estos enlaces, los investigadores pueden visualizar la composición química de la célula.
Los métodos anteriores para la tomografía óptica fototérmica infrarroja media tridimensional estaban limitados a menos de 0,05 imágenes por segundo debido al tiempo requerido para el promediado de señales y las mediciones secuenciales desde varios ángulos. La nueva técnica, denominada tomografía óptica difractiva fototérmica infrarroja media a velocidad de video (MIP-ODT), logra una tasa de 19,2 imágenes por segundo. Esta velocidad permite al sistema adquirir una imagen tridimensional completa cada 52 milisegundos.
Masato Fukushima, primer autor del estudio y estudiante de doctorado en el Departamento de Física, explicó que el equipo superó las barreras de velocidad anteriores empleando un modulador espacial de luz. Este dispositivo moldea con precisión las propiedades de la luz para dirigir los ángulos de iluminación rápidamente mientras maximiza la relación señal-ruido para cada disparo. El resultado transforma la técnica de una herramienta para observar muestras estáticas en una capaz de investigar cuantitativamente procesos biológicos rápidos en tres dimensiones.
Utilizando MIP-ODT, los investigadores lograron rastrear con éxito las gotas lipídicas responsables de la regulación energética y el almacenamiento de lípidos mientras se movían a través del espacio tridimensional. Esta capacidad reveló comportamientos de transporte que son difíciles de detectar con la imagenología bidimensional por sí sola. El equipo prevé aplicaciones futuras en el estudio de condensados biomoleculares, estructuras sin membrana que contienen proteínas y ácidos nucleicos cuyo comportamiento anormal está vinculado a trastornos neurodegenerativos.
Takuro Ideguchi, autor principal del estudio y profesor de la Escuela de Graduados de Ciencias Fronterizas, destacó el potencial para abordar preguntas biológicas fundamentales. Señaló que la naturaleza sin marcadores de la imagenología proporciona información cuantitativa sobre la composición química, con el objetivo de avanzar hacia una comprensión de la vida impulsada por mediciones al visualizar la dinámica celular a lo largo del tiempo.
Fuentes: Phys.org.