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100 nm, 41 horas sin láser… Un microscopio que observa durante mucho tiempo las células vivas mediante luz química
Investigadores chinos han desarrollado una técnica RIED que crea imágenes de súper resolución con una resolución de aproximadamente 100 nanómetros al recolectar luz débil emitida por reacciones químicas o bioluminiscencia sin iluminación láser externa. Los resultados de la observación continua del movimiento mitocondrial en células vivas durante hasta 41 horas se presentaron como estudio de portada en la edición del 3 de septiembre de Nature.
Esto no significa que se hayan fotografiado todas las estructuras del interior de la célula en tiempo real a 100 nanómetros durante 41 horas. Es una técnica de investigación que requiere material de etiquetado, reacción de luminiscencia, intervalo de imágenes y restauración computacional, y el equilibrio entre velocidad y resolución varía según el objetivo de la aplicación.
¿Por qué intentaste quitar el láser?
La microscopía de fluorescencia utiliza luz externa para excitar las etiquetas, pero la iluminación prolongada puede hacer que las etiquetas se desvanezcan y dañen las células. La quimioluminiscencia y la bioluminiscencia no requieren iluminación externa porque la reacción en sí produce luz. El problema era que, debido a que había pocos fotones, se necesitaba mucho tiempo para obtener una sola imagen y la información del movimiento era borrosa.
Cómo hacerlo más claro con poca luz
RIED registra múltiples fotogramas de señales de luminiscencia que fluctúan con el tiempo y luego combina correlación ponderada por entropía y deconvolución para restaurar información estructural. Los investigadores crearon imágenes de orgánulos utilizando tres métodos: electroquimioluminiscencia, quimioluminiscencia y bioluminiscencia, y distinguieron estructuras finas que estaban separadas por unos 100 nm.
¿Qué viste durante las 41 horas de observación?
En células vivas marcadas con bioluminiscencia, rastreamos el movimiento de las mitocondrias entre las células durante un largo período de tiempo. Se hizo una distinción entre movimiento directo, relativamente recto, y movimiento indirecto, que es direccional después de una pausa. Esto no confirma la causa del movimiento mitocondrial, sino que abre una nueva ventana para observar todo el proceso.
¿Es siempre mejor que los microscopios de súper resolución existentes?
No. Algunas técnicas de fluorescencia ofrecen una mayor precisión de posicionamiento o imágenes más rápidas. La ventaja de RIED es que no hay luz de excitación externa, lo que reduce la carga de fototoxicidad y fotoblanqueo y permite un amplio campo de visión y observación a largo plazo. Por otro lado, depende de la química de la luminiscencia, la eficiencia del etiquetado, la recuperación computacional y las condiciones de reacción.
¿Cuál es la próxima verificación?
Se necesita reproducción independiente para garantizar que se mantenga la misma resolución y viabilidad en otras células y tejidos, que la resolución temporal sea suficiente en procesos de rápido movimiento y que los algoritmos de reconstrucción no produzcan estructuras incorrectas. Se han publicado datos sin procesar y código de demostración, pero aún no es un dispositivo clínico de uso general.