Figura 1:(a) Esquema del sistema de medición desarrollado en este estudio. Al utilizar esta tecnología, La extracción e ionización de volúmenes de picolitros se puede realizar sin interrupciones causadas por la rugosidad de la superficie. Además, se puede medir la altura de la muestra a partir del cambio en la amplitud de vibración. (b) Relación entre la longitud de la sonda capilar y la frecuencia de resonancia de la sonda. (c) Correlación entre el voltaje de entrada al actuador piezoeléctrico usado para hacer vibrar la sonda y la amplitud de vibración de la sonda. (d) Correlación entre la altura de la muestra y la señal de control de retroalimentación. Crédito:Sociedad Química Estadounidense
Todos los profesionales médicos quieren poder diagnosticar enfermedades de forma rápida y correcta. Su capacidad futura para hacerlo dependerá de identificar qué bioquímicos están presentes en las secciones de tejido, donde están las biomoléculas, ya qué concentraciones. Para este propósito, Las imágenes de espectrometría de masas, que pueden identificar múltiples bioquímicos en un solo experimento, serán útiles. Sin embargo, Es necesario mejorar la estabilidad del muestreo biomolecular para obtener la información de distribución química con alta resolución espacial.
En el reciente estudio publicado en Química analítica , Investigadores de la Universidad de Osaka utilizaron espectrometría de masas para obtener imágenes de la distribución de moléculas de grasa en el tejido cerebral de ratones. Adquirieron datos con una resolución espacial de 6,5 micrómetros, permitiendo el análisis a nivel celular.
Los investigadores utilizaron un capilar muy pequeño para extraer suavemente moléculas de lípidos de una sección de tejido. y una configuración cuidadosamente diseñada para un control direccional tridimensional preciso. Aunque el tejido biológico a menudo puede parecer liso a simple vista, en una escala ultrapequeña es bastante tosco. La capacidad de tener en cuenta esta rugosidad a escala ultrapequeña es fundamental para obtener datos bioquímicos reproducibles a alta resolución espacial.
"En nuestros experimentos, la amplitud de vibración de la sonda es constante incluso cuando cambia la altura de la muestra, "dice Yoichi Otsuka, Primer autor. "También podemos medir cambios en la altura de la muestra hasta 20 micrómetros, y se puede aumentar hasta 180 micrómetros ".
Los primeros experimentos de los investigadores fueron medir distribuciones irregulares de moléculas en una superficie irregular:micropocillos llenos de diversas concentraciones de un tinte. Las concentraciones medidas se correlacionaron con las concentraciones conocidas, y la topografía de la superficie medida fue cercana al diámetro real de los micropocillos. Los experimentos con secciones de cerebro de ratón arrojaron datos multidimensionales de múltiples moléculas, como la distribución de ciertas hexosilceramidas, lípidos que son importantes en el envejecimiento.
Figura 2:(a) Imagen de microscopía óptica de una sección de tejido cerebral de ratón. (B, c) Imágenes de espectrometría de masas de dos regiones de la imagen de microscopía óptica en modo de iones positivos y modo de iones negativos, respectivamente. (D, e) Gráficos de puntuación obtenidos por análisis de componentes principales de los espectros de masas incluidos en las regiones seleccionadas en (b) y (c), respectivamente. (F, g) Distribución intra-tejido de los valores de puntuación del segundo y tercer componentes principales obtenidos por análisis de componentes principales. Obtuvimos imágenes de características de las diferencias en la estructura del tejido cerebral. (Crédito:Reproducido con autorización. Crédito:American Chemical Society
Figura. 3:Resultados de múltiples imágenes de tejido cerebral de ratón. Los perfiles transversales de la línea blanca vertical en la figura se muestran debajo de cada imagen. (a) Topografía que muestra la rugosidad de la superficie de la muestra. (b) Imagen de amplitud que muestra el cambio en la amplitud de vibración de la sonda, que se suprime en tejido desigual. (c) Imagen de fase que muestra el cambio en la fase de vibración de la sonda. La fase de oscilación de la sonda difiere entre el tejido cerebral y el sustrato de vidrio. Barra de escala, 1 mm. Crédito:Sociedad Química Estadounidense
"El análisis de los componentes principales nos ayudó a integrar nuestra amplia gama de datos, "explica Takuya Matsumoto, autor principal. "Por ejemplo, podríamos asignar las clases de lípidos que están presentes principalmente en la corteza y el tronco del encéfalo ".
Correlacionar estos datos con la progresión de la enfermedad requerirá más estudios y quizás un desarrollo adicional de la configuración de extracción de biomoléculas de los investigadores. Los investigadores anticipan que su enfoque será útil para obtener imágenes cuantitativas de la miríada de redes neuronales en el tejido cerebral. Por último, esperan ayudar a los médicos a diagnosticar de forma fiable enfermedades como el cáncer de cerebro en una sección de tejido con el apoyo de información molecular en alta resolución espacial.
