Un nuevo microscopio revela el mundo micro y nano en una sola vista

Un equipo de investigadores de la Universidad de Tokio presentó un innovador microscopio que permite observar la actividad micro y nanoscale dentro de células vivas sin el uso de tintes. Este nuevo dispositivo, denominado "microscopio unificado", captura simultáneamente estructuras detalladas y partículas en movimiento, proporcionando una visión más completa del comportamiento celular.

Los creadores del microscopio, entre ellos Kohki Horie, Keiichiro Toda, Takuma Nakamura y Takuro Ideguchi, lograron desarrollar un sistema que detecta señales en un rango de intensidad catorce veces más amplio que los instrumentos estándar. Este enfoque sin etiquetas permite que las células permanezcan intactas durante la observación a largo plazo, lo que podría ser beneficioso para pruebas y control de calidad en los sectores farmacéutico y biotecnológico. El estudio fue publicado en la revista Nature Communications.

Desde su invención en el siglo XVI, los microscopios han impulsado el progreso científico, pero las mejoras significativas a menudo han requerido herramientas cada vez más especializadas. La microscopía de fase cuantitativa (QPM) utiliza luz dispersada hacia adelante para visualizar estructuras a escala microscópica, siendo útil para capturar imágenes estáticas de características celulares complejas. Sin embargo, QPM no puede detectar partículas muy pequeñas. Por otro lado, la microscopía de dispersión interferométrica (iSCAT) captura luz dispersada hacia atrás y puede detectar estructuras tan pequeñas como proteínas individuales. Aunque iSCAT permite a los investigadores rastrear partículas individuales y observar cambios rápidos dentro de las células, carece de la visión más amplia que ofrece QPM.

Capturando dos direcciones de luz a la vez

Motivados por el deseo de entender los procesos dinámicos dentro de las células vivas mediante métodos no invasivos, el equipo exploró la posibilidad de recolectar luz de ambas direcciones simultáneamente. Para confirmar que su microscopio funcionaba como se esperaba, observaron cómo se comportaban las células durante la muerte celular. En un experimento, capturaron una imagen que contenía información de la luz que viajaba tanto hacia adelante como hacia atrás.

Separando señales superpuestas

Uno de los mayores desafíos que enfrentaron fue separar de manera limpia dos tipos de señales de una sola imagen, manteniendo bajo el ruido y evitando la mezcla entre ellas. Los investigadores lograron identificar el movimiento de estructuras celulares más grandes, así como partículas mucho más pequeñas. Al comparar los patrones en la luz dispersada hacia adelante y hacia atrás, pudieron estimar el tamaño de cada partícula y su índice de refracción, que describe cómo se desvía o dispersa la luz al pasar a través de un material.

Aplicaciones futuras para partículas más pequeñas

El equipo ya piensa en futuras investigaciones, planeando estudiar partículas aún más pequeñas, como exosomas y virus, y estimar su tamaño e índice de refracción en diferentes muestras. También desean revelar cómo las células vivas se mueven hacia la muerte controlando su estado y verificando sus resultados con otras técnicas.