Ingenieros eléctricos de la Universidad de California San Diego desarrollaron una tecnología que mejora la resolución de un microscopio ordinario de luz, de modo que se pueda usar para observar directamente las estructuras y los detalles más finos en las células vivas.
La tecnología convierte un microscopio de luz convencional en lo que se llama un microscopio de súper resolución.
Se trata de un material especialmente diseñado que acorta la longitud de onda de la luz, al iluminar la muestra, esta luz encogida es lo que esencialmente permite que el microscopio sea la imagen en una resolución más alta.
“Este material convierte la luz de baja resolución a la luz de alta resolución“, dijo Zhaowei Liu, profesor de ingeniería eléctrica e informática en UC San Diego.
“Es muy simple y fácil de usar. Simplemente coloque una muestra en el material, luego coloque todo en un microscopio normal, no se necesita una modificación de lujo”.
El trabajo, que se publicó en Nature Communications, supera una gran limitación de microscopios de luz convencionales: la baja resolución.
Los microscopios de luz son útiles para obtener imágenes de células vivos, pero no se pueden usar para ver nada más pequeño.
Los microscopios de luz convencionales tienen un límite de resolución de 200 nanómetros, lo que significa que cualquier objeto más pequeño no se observará como objeto separado.
Y si bien hay herramientas más poderosas, como los microscopios electrónicos, que tienen la resolución para ver estructuras subcelulares, no se pueden usar para imágenes de las células vivas porque las muestras deben colocarse dentro de una cámara de vacío.
“El desafío principal es encontrar una tecnología que tenga una resolución muy alta y también sea segura para las células vivas“, dijo Liu.
La tecnología que desarrolló el equipo de Liu combina ambas características.
Con ella, se puede usar un microscopio de luz convencional para imaginar estructuras subcelulares en vivo con una resolución de hasta 40 nanómetros.
La tecnología consiste en una platina microscópica que está recubierta con un tipo de material de extracción de luz llamado un metamaterial hiperbólico.
Está formado por capas alternas delgadas y nanométricas de plata y vidrio de sílice.
A medida que pasa la luz, sus longitudes de onda se acortan y se dispersan para generar una serie de patrones moteados aleatorios de alta resolución.
Cuando se monta una muestra en la platina, se ilumina de diferentes maneras por esta serie de patrones de luz moteados.
Esto crea una serie de imágenes de baja resolución, que todas son capturadas y luego unidas por un algoritmo de reconstrucción para producir una imagen de alta resolución.
Los investigadores probaron su tecnología con un microscopio invertido comercial.
Fueron capaces de ver características finas, como los filamentos de actina, en células COS-7 etiquetadas con fluorescencia, características que no son claramente discernibles usando solo el microscopio.
La tecnología también permitió a los investigadores distinguir claramente pequeñas cuentas fluorescentes y puntos cuánticos que estaban separados de 40 a 80 nanómetros.
La tecnología de super resolución tiene un gran potencial para la operación de alta velocidad, dijeron los investigadores.
Su objetivo es incorporar alta velocidad, súper resolución y baja fototoxicidad en un sistema para imágenes de células en vivo.
El equipo de Liu ahora está expandiendo la tecnología para lograr imágenes de alta resolución en espacio tridimensional.
El documento actual muestra que la tecnología puede producir imágenes de alta resolución en un plano bidimensional.
El equipo de Liu publicó anteriormente un artículo que muestra que esta tecnología también es capaz de obtener imágenes con una resolución axial ultra alta (aproximadamente 2 nanómetros).
Ahora están trabajando en combinar los dos.
Título del artículo: “Metamaterial assisted illumination nanoscopy via random super-resolution speckles“.
Fuente: UC San Diego
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