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Nanotecnologia

Especial Microscópios: 3D óptico sem mexer no microscópio

Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/01/2014

Especial Microscópios: 3D óptico sem mexer no microscópio
Os pesquisadores levaram a microscopia óptica a uma nova fronteira sem mexer no microscópio propriamente dito - eles mudaram apenas a lâmina onde a amostra é colocada.[Imagem: Katrin Heinze Lab]

Obtendo o eixo Z sem movimento

Para muitas disciplinas das ciências naturais é essencial não apenas ver as amostras grandemente ampliadas - células, por exemplo -, mas também ver sua estrutura inteira.

Há diversas técnicas de microscopia para analisar pequenas estruturas ou objetos diretamente, por meio de microscópios ópticos.

A desvantagem da maioria delas, contudo, é a dificuldade de analisar a profundidade de uma amostra - o seu eixo Z - a fim de obter uma imagem 3D.

Especialmente no caso de amostras opticamente sensíveis ou altamente dinâmicas - com movimento rápido - isso muitas vezes representa um problema sério.

Katrin Heinze e Kareem Elsayad, do Instituto de Pesquisas de Patologias Moleculares (IMP), na Áustria, contornaram esta dificuldade criando uma nova técnica de microscopia que permite capturar a terceira dimensão de forma rápida e sem mexer na amostra.

Para isso, em uma inovação incrivelmente simples, eles traduziram informações sobre a posição de marcadores fluorescentes diluídos na amostra em informações de cor.

Não precisando mais digitalizar a profundidade da amostra, a nova técnica gera a informação 3D precisa com a mesma velocidade necessária para a aquisição de uma imagem 2D, evitando que as condições do microscópio danifiquem a amostra.

Especial Microscópios: 3D óptico sem mexer no microscópio
À esquerda, padrão da geração de luz dos fluoróforos, permitindo a captura do eixo Z. À direita, uma célula de melanoma vista com a nova técnica. [Imagem: Kareem Elsayad et al./Pnas]

Microscopia de fluorescência 3D

Na microscopia de fluorescência, corantes fluorescentes, chamados fluoróforos, são "ligados" ao receberem luz de um determinado comprimento de onda e, como consequência, passam a emitir luz de um comprimento de onda diferente.

Elsayad projetou uma nanoestrutura biocompatível partindo de uma lâmina de quartzo padrão na microscopia - a lâmina foi simplesmente revestida com uma película de prata e uma camada dielétrica.

A seguir, foi só colocar células vivas, marcadas com o corante fluorescente, sobre a lâmina revestida.

"O espectro de emissão do corante fluorescente depende da sua distância do substrato. Em outras palavras, a informação de posição de um conjunto de fluoróforos é traduzida em informação de cor, e é isso que estamos medindo no final," explica Elsayad.

Assim, uma única medição é suficiente para determinar a distribuição do fluoróforo acima do substrato, com uma resolução de 10 nanômetros.

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Ou seja, os pesquisadores levaram a microscopia óptica a uma nova fronteira sem mexer no microscópio propriamente dito - eles mudaram apenas a lâmina onde a amostra é colocada.

"Eu acho que a beleza do nosso método é a sua simplicidade. Nenhum aparato ou equipamento elaborado é necessário para alcançar esta alta resolução. Assim que a amostra é colocada sobre o substrato, que pode ser fabricado em massa, um microscópio confocal com detecção espectral é tudo o que é necessário," completou Katrin Heinze, coordenadora do grupo.

Bibliografia:

Spectrally coded optical nanosectioning (SpecON) with biocompatible metal-dielectric-coated substrates
Kareem Elsayad, Alexander Urich, Piau Siong Tan, Maria Nemethova, J. Victor Small, Karl Unterrainer, Katrin G. Heinze
Proceedings of the National Academy of Sciences
Vol.: 110 no. 50
DOI: 10.1073/pnas.1307222110
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