Pesquisadores da Universidade de Tóquio desenvolveram um novo microscópio capaz de gerar imagens simultâneas de estruturas em uma faixa de intensidade 14 vezes maior do que os microscópios convencionais. Criticamente, isto é conseguido sem o uso de corantes fluorescentes ou outros agentes de marcação, tornando-o excepcionalmente suave para as células vivas e ideal para observação a longo prazo. A descoberta, publicada na Nature Communications, aborda uma limitação fundamental da microscopia moderna: o compromisso entre a resolução de características celulares em grande escala e o rastreamento de partículas individuais em nanoescala.
O dilema da microscopia
Durante séculos, a microscopia impulsionou o progresso científico. No entanto, técnicas avançadas historicamente exigiram especialização. A microscopia de fase quantitativa (QPM) é excelente em imagens de estruturas maiores que 100 nanômetros, fornecendo uma visão ampla das células, mas sem sensibilidade para detectar detalhes menores. A microscopia de espalhamento interferométrico (iSCAT), por outro lado, pode rastrear proteínas únicas e partículas em nanoescala, mas tem dificuldade para capturar o contexto celular abrangente visível com QPM.
Esta divisão força os investigadores a escolher entre instantâneos holísticos e rastreamento dinâmico – até agora.
Preenchendo a lacuna: medição simultânea de luz
A equipe de pesquisa, liderada por Kohki Horie, Keiichiro Toda, Takuma Nakamura e Takuro Ideguchi, levantou a hipótese de que medir simultaneamente a luz espalhada para frente e para trás poderia superar essa limitação. Ao analisar como a luz interage com uma amostra em ambas as direções, o objetivo deles foi revelar uma ampla gama de tamanhos e movimentos dentro de uma única imagem.
“Gostaria de compreender os processos dinâmicos dentro das células vivas usando métodos não invasivos”, explica Horie, destacando a motivação do trabalho.
Validando o Microscópio: Observando a Morte Celular
Para testar seu novo microscópio, a equipe se concentrou em um processo dinâmico: a morte celular. Ao registrar uma única imagem que codifica informações da luz que viaja para frente e para trás, eles demonstraram a capacidade de quantificar tanto o movimento de estruturas celulares maiores quanto os movimentos de pequenas partículas dentro da célula.
“Nosso maior desafio”, explica Toda, “foi separar de forma clara dois tipos de sinais de uma única imagem, mantendo o ruído baixo e evitando a mistura entre eles”.
Quantificando tamanho e movimento
O microscópio resultante não apenas captura o movimento das estruturas em múltiplas escalas, mas também estima o tamanho e o índice de refração de cada partícula. O índice de refração, uma medida de como a luz se curva ao passar por uma substância, fornece informações adicionais sobre a composição e as propriedades das partículas observadas.
Esta capacidade combinada permite aos pesquisadores rastrear mudanças dinâmicas nas células vivas sem os artefatos introduzidos pela marcação fluorescente. A abordagem unificada promete acelerar a pesquisa em produtos farmacêuticos, biotecnologia e outros campos que exigem observação celular de alta resolução e longo prazo.
Este desenvolvimento representa um passo significativo em direção a uma plataforma de microscopia verdadeiramente versátil, capaz de preencher a lacuna entre imagens em micro e nanoescala
