Pesquisadores da Universidade de Tóquio apresentaram um avanço na microscopia de alta velocidade que permite a captura de imagens tridimensionais de células vivas em velocidades sem precedentes. Publicado na Nature Communications, o estudo detalha uma nova técnica capaz de gerar "vídeos" de processos dinâmicos ocorrendo dentro das células ao adquirir imagens quase 400 vezes mais rápido que esforços anteriores.
A equipe utilizou luz infravermelha média para criar sinais fototérmicos, capturando instantâneos de assinaturas de mudança de temperatura emitidas por diferentes moléculas dentro da célula. Esta abordagem sem marcadores evita o uso de corantes, que podem ser tóxicos para amostras vivas, enquanto ainda permite o mapeamento da composição celular interna com base em frequências distintas de ligações químicas. Ao iluminar a amostra com luz visível após vibrar essas ligações, os pesquisadores podem visualizar a composição química da célula.
Métodos anteriores para tomografia óptica fototérmica infravermelha média tridimensional estavam limitados a menos de 0,05 imagens por segundo devido ao tempo necessário para a média de sinal e medições sequenciais de vários ângulos. A nova técnica, denominada tomografia óptica de difração fototérmica infravermelha média em taxa de vídeo (MIP-ODT), alcança uma taxa de 19,2 imagens por segundo. Essa velocidade permite que o sistema adquira uma imagem tridimensional completa a cada 52 milissegundos.
Masato Fukushima, primeiro autor do estudo e estudante de doutorado no Departamento de Física, explicou que a equipe superou as barreiras de velocidade anteriores empregando um modulador espacial de luz. Este dispositivo molda precisamente as propriedades da luz para direcionar os ângulos de iluminação rapidamente, maximizando ao mesmo tempo a relação sinal-ruído para cada disparo. O resultado transforma a técnica de uma ferramenta para observar amostras estáticas em uma capaz de investigar quantitativamente processos biológicos rápidos em três dimensões.
Usando o MIP-ODT, os pesquisadores rastrearam com sucesso gotículas lipídicas responsáveis pela regulação de energia e armazenamento de lipídios enquanto se moviam pelo espaço tridimensional. Essa capacidade revelou comportamentos de transporte que são difíceis de detectar apenas com imageamento bidimensional. A equipe prevê aplicações futuras no estudo de condensados biomoleculares, estruturas sem membrana contendo proteínas e ácidos nucleicos cujo comportamento anormal está ligado a distúrbios neurodegenerativos.
Takuro Ideguchi, autor sênior do estudo e professor na Escola de Pós-Graduação em Ciências de Fronteira, destacou o potencial para abordar questões biológicas fundamentais. Ele observou que a natureza sem marcadores da imagem fornece informações quantitativas sobre a composição química, visando avançar em direção a uma compreensão da vida impulsionada por medições ao visualizar a dinâmica celular ao longo do tempo.
Fontes: Phys.org.