Una vara de medición molecular podría avanzar en la microscopía de súper resolución – Physics World

Si desea medir un objeto cotidiano, puede utilizar una regla: una pieza de material con una longitud fija y divisiones marcadas regularmente. Gracias a un nuevo dispositivo llamado PicoRuler, ahora se puede aplicar el mismo principio de medición a objetos diminutos como células y moléculas. Desarrollada por investigadores de la Julius-Maximilians Universität (JMU) de Würzburg en Alemania, la minúscula vara de medir funciona en entornos biológicos y podría usarse para probar la capacidad de las técnicas de microscopía de superresolución para obtener imágenes de objetos de menos de 10 nm de largo.

La microscopía de superresolución basada en imágenes de fluorescencia se ha desarrollado rápidamente durante los últimos 20 años. Ahora es habitual que estos métodos resuelvan estructuras tan pequeñas como unos pocos nanómetros, muy por debajo del límite de difracción de la microscopía de luz visible convencional.

Para impulsar estas técnicas aún más, los investigadores necesitan estructuras de referencia para calibrar el rendimiento de sus microscopios. El principal método de calibración que se utiliza actualmente se basa en estructuras artificiales de origami de ADN. Estos se pueden sintetizar para transportar varios fluoróforos en posiciones bien definidas a menos de 10 nm de distancia, lo que les permite actuar como reglas para imágenes por debajo de 10 nm. El problema es que el origami de ADN tiene una carga muy negativa y, por lo tanto, no se puede utilizar en medios de imágenes celulares biológicas del mundo real.

Haciendo clic en su lugar

Dirigido por biotecnólogos Markus Sauer y Gerti Beliu, el equipo de JMU desarrolló una alternativa biocompatible basada en una proteína de tres partes llamada antígeno nuclear de células proliferantes (PCNA). Al introducir aminoácidos sintéticos en esta proteína en posiciones definidas con precisión y espaciadas a 6 nm, hicieron posible que las moléculas de tinte fluorescente hicieran "clic" químicamente sobre ella de manera eficiente. Esta nueva estructura les permitió probar la resolución de una técnica conocida como acumulación de puntos basada en ADN para imágenes en topografía a nanoescala (DNA-PAINT) hasta 6 nm. Sauer afirma que también podría ser importante para otras técnicas como la microscopía de reconstrucción óptica estocástica directa (dSTORM), MINFLUX o MINSTED.

"Estas técnicas avanzadas de microscopía pueden alcanzar resoluciones espaciales en el rango de unos pocos nanómetros, y la nueva regla servirá como herramienta de calibración para verificar y mejorar su precisión", afirma.

Explorando la estructura celular desde dentro

Los investigadores ahora buscan optimizar su regla para su uso en diversos entornos biológicos, incluidas las células vivas. Otra dirección de desarrollo, dice Sauer, podría ser administrar PicoRulers directamente en las propias células mediante técnicas como la microinyección o la funcionalización con péptidos que penetran en las células. Por tanto, los dispositivos podrían utilizarse para explorar la estructura de una célula desde dentro, adquiriendo conocimientos que podrían hacer avanzar la biología celular y aportar una mejor comprensión de las enfermedades y las vías para el desarrollo de fármacos.

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"Nuestro equipo también se está centrando en ampliar la gama de biomoléculas que pueden utilizarse como PicoRulers", afirma Sauer. Mundo de la física. “Para ello estudiaremos diferentes proteínas y otros complejos biológicos. Estamos convencidos de que el desarrollo de nuestro PicoRuler marca un importante paso adelante en el campo de la microscopía de súper resolución, ofreciendo una valiosa herramienta para explorar estructuras celulares y moleculares a resoluciones sin precedentes”.

El PicoRuler se describe en Materiales avanzados.

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• Fuente: https://physicsworld.com/a/molecular-measuring-stick-could-advance-super-resolution-microscopy/