Las mediciones precisas de la intensidad de la luz proporcionan datos vitales para los científicos y las aplicaciones cotidianas. Por ejemplo, los valores precisos ayudan a optimizar las señales microscópicas, desencadenan procesos fisiológicos en el cerebro e impulsan reacciones de absorción de luz, al tiempo que permiten a diferentes equipos de investigación compartir y reproducir resultados experimentales.
"Hoy en día, una gran comunidad de biólogos, químicos, ingenieros y físicos se preocupan por proporcionar cantidades precisas de fotones", explica un equipo de investigación cuyo trabajo acaba de publicarse en Nature Methods. . A mayor escala, la precisión también es esencial para tareas críticas como la purificación del agua y la fototerapia.
Sin embargo, la mayoría de los enfoques carecen de versatilidad y usabilidad. Por ejemplo, la mayoría de los métodos no pueden cuantificar la intensidad de la luz y la distribución espacial simultáneamente o solo pueden hacerlo en un rango limitado de longitudes de onda e intensidades de la luz.
Para proporcionar una alternativa versátil a las limitaciones de los enfoques actuales, el equipo de investigación desarrolló dos protocolos complementarios utilizando actinómetros novedosos:sistemas físicos o químicos que pueden cuantificar fotones. Al ser soluciones líquidas, los actinómetros se pueden utilizar en muestras de diferentes formas y tamaños. Aun así, la mayoría no son muy precisos ni compatibles con los sistemas de imágenes y, por lo general, se limitan a longitudes de onda e intensidades de luz específicas.
Para superar estas limitaciones, el equipo utilizó actinómetros basados en fluorescencia, que demostraron ser más rápidos, más sensibles y capaces de proporcionar datos más accesibles para los sistemas de imágenes.
El primer protocolo utiliza cinco actinómetros moleculares, que cubren todo el espectro de luz ultravioleta y visible, que emiten señales fluorescentes cuando absorben la luz de excitación que los investigadores quieren medir. Bajo ciertas condiciones, este protocolo también puede mapear la distribución espacial de la intensidad de la luz. El equipo probó varios tipos de actinómetros, desde productos químicos sintéticos para químicos hasta proteínas y organismos fotosintéticos para biólogos.
"Queríamos que los actinómetros fluorescentes fueran accesibles para diferentes comunidades de usuarios finales", afirman los investigadores.
El segundo protocolo complementa los actinómetros fluorescentes del primero, ya que debido a sus rangos limitados de absorción de luz, se necesitan varios actinómetros para cubrir todo el rango de longitudes de onda. Este protocolo utiliza un fluoróforo estable, una sustancia química que puede reemitir luz tras la excitación de la luz, para calcular la intensidad de la luz de una longitud de onda a otra.
"Juntos, los dos nuevos protocolos se pueden utilizar en situaciones de poca luz, períodos más cortos y una gama más amplia de longitudes de onda que los métodos convencionales", afirma el grupo.
El equipo de investigación aplicó con éxito los protocolos para caracterizar la distribución espacial de la luz en diferentes sistemas de imágenes de fluorescencia, demostrando su versatilidad y precisión. Los protocolos también se han utilizado para calibrar la iluminación en instrumentos y fuentes de luz disponibles comercialmente.
Estos protocolos podrían aplicarse en microscopía confocal y de campo amplio, lo que permitiría una medición precisa de la intensidad de la luz en muestras biológicas. El equipo dice:"Prevemos que [nuestros protocolos] mejorarán nuestra comprensión de cómo la luz afecta la salud y la viabilidad de los especímenes biológicos". Incluso se pueden estudiar entornos complejos, como dentro de geles o en las profundidades de los tejidos, una característica esencial para DREAM en su misión de registrar la dinámica de la regulación de la fotosíntesis en microalgas o plantas.
La introducción de estos métodos de actinometría basados en fluorescencia representa un importante avance en la medición precisa de la intensidad de la luz. Con acceso en línea a las propiedades del actinómetro y aplicaciones de procesamiento de datos fáciles de usar, los investigadores e ingenieros ahora deberían estar equipados para medir con precisión la intensidad de la luz y compartir datos confiables y reproducibles entre disciplinas.
Más información: Aliénor Lahlou et al, Fluorescencia para medir la intensidad de la luz, Métodos de la naturaleza (2023). DOI:10.1038/s41592-023-02063-y
Información de la revista: Métodos de la naturaleza
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