Hasta hace poco, si los científicos quisieran estudiar las células sanguíneas, algas, o bacterias bajo el microscopio, tuvieron que montar estas células en un sustrato como un portaobjetos de vidrio. Los físicos de las universidades de Bielefeld y Frankfurt han desarrollado un método que atrapa células biológicas con un rayo láser para estudiarlas a resoluciones muy altas. En libros y películas de ciencia ficción, el principio se conoce como el "rayo tractor". Usando este procedimiento, los físicos han obtenido imágenes de superresolución del ADN en una sola bacteria. El físico Robin Diekmann y sus colegas publican este nuevo desarrollo en el último número de la revista de investigación. Comunicaciones de la naturaleza .

Uno de los problemas que enfrentan los investigadores que desean examinar células biológicas microscópicamente es que cualquier tratamiento preparatorio cambiará las células. Muchas bacterias prefieren poder nadar libremente en solución. Las células sanguíneas son similares:están continuamente en rápido flujo, y no se quede en las superficies. En efecto, adherirse a una superficie cambia su estructura y mueren.

“Nuestro nuevo método nos permite tomar células que no se pueden anclar en superficies y luego usar una trampa óptica para estudiarlas a una resolución muy alta. Las células se mantienen en su lugar mediante una especie de rayo tractor óptico. El principio que subyace a este rayo láser es similar al concepto que se encuentra en la serie de televisión "Star Trek", 'dice el profesor Dr. Thomas Huser. Es el director del Grupo de Investigación de Fotónica Biomolecular de la Facultad de Física. “Lo que es especial es que las muestras no solo se inmovilizan sin sustrato, sino que también se pueden girar y rotar. El rayo láser funciona como una mano extendida para realizar pequeños ajustes microscópicos '.

Los físicos de Bielefeld han desarrollado aún más el procedimiento para su uso en microscopía de fluorescencia de superresolución. Esta se considera una tecnología clave en biología y biomedicina porque ofrece la primera forma de estudiar los procesos biológicos en células vivas a gran escala, algo que antes solo era posible con microscopía electrónica. Para obtener imágenes con tales microscopios, los investigadores agregan sondas fluorescentes a las células que desean estudiar, y estos se iluminarán cuando un rayo láser se dirija hacia ellos. A continuación, se puede utilizar un sensor para registrar esta radiación fluorescente de modo que los investigadores puedan incluso obtener imágenes tridimensionales de las células.

En su nuevo método, Los investigadores de Bielefeld utilizan un segundo rayo láser como trampa óptica para que las células floten bajo el microscopio y puedan moverse a voluntad. 'El rayo láser es muy intenso pero invisible a simple vista porque utiliza luz infrarroja, 'dice Robin Diekmann, miembro del Grupo de Investigación de Fotónica Biomolecular. 'Cuando este rayo láser se dirige hacia una celda, Las fuerzas se desarrollan dentro de la celda que lo mantienen dentro del foco del rayo, 'dice Diekmann. Usando su nuevo método, los físicos de Bielefeld han logrado mantener y rotar las células bacterianas de tal manera que pueden obtener imágenes de las células desde varios lados. Gracias a la rotación, los investigadores pueden estudiar la estructura tridimensional del ADN con una resolución de alrededor de 0,0001 milímetros.

El profesor Huser y su equipo quieren modificar aún más el método para que les permita observar la interacción entre las células vivas. Entonces podrían estudiar, por ejemplo, cómo los gérmenes penetran en las células.

Para desarrollar los nuevos métodos, los científicos de Bielefeld están trabajando junto con el Prof. Dr. Mike Heilemann y Christoph Spahn de la Universidad Johann Wolfgang Goethe de Frankfurt am Main.