Si bien ahora es posible obtener imágenes estructurales a nanoescala de las células, falta un registro directo de la composición química de estos dominios. Los científicos del Instituto Beckman de Ciencia y Tecnología Avanzadas crearon una técnica novedosa para "ver" los detalles intrincados y la composición química de una célula humana con una claridad y precisión incomparables. Su método aborda la identificación de señales de una manera única y contraria a la intuición.
Rohit Bhargava, profesor de bioingeniería en la Universidad de Illinois Urbana-Champaign quien dirigió el estudio, dijo, “Ahora, podemos ver el interior de las células con una resolución mucho más fina y con detalles químicos significativos más fácilmente que nunca. Este trabajo abre muchas posibilidades, incluida una nueva forma de examinar los aspectos químicos y físicos combinados que gobiernan el desarrollo humano y la enfermedad”.
Este nuevo trabajo está inspirado en los últimos avances en imágenes químicas.
Exponer una celda a la luz IR eleva su temperatura y conduce a expansión celular. Podemos comparar un caniche con un banco del parque para ver que no hay dos elementos que absorban las longitudes de onda infrarrojas de la misma manera. Las gafas de visión nocturna también muestran que los objetos más cálidos generan firmas IR más fuertes que los más fríos. Lo mismo es verdad dentro de una celda, donde varios tipos de moléculas liberan una firma química particular y absorben luz IR en una longitud de onda diferente. Los científicos pueden identificar la ubicación de cada uno analizando espectroscópicamente los patrones de absorción.
En lugar de analizar los patrones de absorción como un espectro de color, los científicos interpretaron las ondas IR con un detector de señal: un haz diminuto sujeto al microscopio en un extremo, con una punta fina que raspa la superficie de la célula como la aguja a nanoescala de un tocadiscos.
Después de la expansión de la celda, el movimiento del detector de señal se vuelve más exagerado y genera "ruido": la llamada estática que impide mediciones químicas precisas.
Bhargava dijo, “Es un enfoque intuitivo porque estamos condicionados a pensar que las señales más grandes son mejores. Creemos que cuanto más fuerte sea la señal IR, mayor será la temperatura de la célula, más se expandirá y será más fácil de ver”.
Seth Kenkel, investigador postdoctoral en el laboratorio del profesor Bhargava y autor principal del estudio, dijo: “Es como subir el dial de una estación de radio con estática: la música se vuelve más fuerte, pero también la estática”.
“En otras palabras, no importa qué tan poderosa se volviera la señal IR, la calidad de la imagen química no podía avanzar”.
“Necesitábamos una solución para evitar que el ruido aumentara junto con la señal”.
En lugar de concentrar sus energías en la señal IR más fuerte posible, los científicos comenzaron a experimentar con la señal más pequeña que podían manejar, asegurándose de poder implementar efectivamente su solución antes de aumentar la fuerza.
Kenkel dijo, "Aunque es 'contraintuitivo', comenzar de a poco nos permitió honrar una década de investigación en espectroscopia y sentar las bases fundamentales para el futuro del campo".
El enfoque permite imágenes químicas y estructurales de alta resolución de células a nanoescala, una escala 100,000 XNUMX veces más pequeña que una hebra de pelo. Lo que es más importante, esta técnica está libre de marcado fluorescente o moléculas teñidas para aumentar su visibilidad bajo un microscopio.
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