La tomografía computarizada (TC) es un procedimiento estándar en los hospitales, pero hasta ahora, la tecnología no ha sido adecuada para obtener imágenes de objetos extremadamente pequeños. En PNAS , un equipo de la Universidad Técnica de Munich (TUM) describe un dispositivo nano-CT que crea imágenes de rayos X tridimensionales a resoluciones de hasta 100 nanómetros. Junto con colegas de la Universidad de Kassel y Helmholtz-Zentrum Geesthacht, los investigadores han analizado el sistema locomotor de un gusano de terciopelo.

Durante un análisis de TC, el objeto bajo investigación es sometido a rayos X y un detector mide la cantidad respectiva de radiación absorbida desde varios ángulos. Las imágenes tridimensionales del interior del objeto se construyen basándose en varias de estas medidas. Sin embargo, la tecnología alcanzó sus límites cuando se trataba de objetos tan pequeños como los diminutos, Patas de 0,4 milímetros de largo del gusano de terciopelo (Onychophora).

Las imágenes de alta resolución de esta magnitud requieren radiación de aceleradores de partículas, sin embargo, solo hay unas pocas docenas de instalaciones de este tipo en Europa. Los enfoques adecuados para el laboratorio típico todavía tenían que luchar con bajas resoluciones, y estaban limitados a ciertos materiales y no podían exceder un cierto tamaño. La razón fue a menudo el uso de óptica de rayos X, que enfocan la radiación de rayos X de una manera similar a las lentes ópticas que enfocan la luz, pero también tienen varias limitaciones.

El sistema TUM Nano-CT se basa en una fuente de rayos X recientemente desarrollada que genera un haz particularmente enfocado sin depender de la óptica de rayos X. En combinación con un detector de ruido extremadamente bajo, el dispositivo produce imágenes que se acercan a la resolución de un microscopio electrónico de barrido, al mismo tiempo que captura estructuras debajo de la superficie del objetivo. "Nuestro sistema tiene ventajas decisivas en comparación con los TC que utilizan óptica de rayos X, "dice el científico de TUM Mark Müller, autor principal del artículo de PNAS. "Podemos hacer tomografías de muestras significativamente más grandes y somos más flexibles en cuanto a los materiales que se pueden investigar".

Estas propiedades eran ideales para el equipo dirigido por el profesor Georg Mayer, jefe del Departamento de Zoología de la Universidad de Kassel. Los científicos investigan el origen evolutivo de los artrópodos, incluso, por ejemplo, insectos arañas y crustáceos. Su investigación actual, sin embargo, se centra en gusanos de terciopelo (onicóforos), que se pueden considerar como gusanos con patas. Están estrechamente relacionados con los artrópodos. Algunas especies de gusanos de terciopelo pueden crecer hasta una longitud de 20 centímetros, mientras que otros no superan el centímetro. La clasificación zoológica exacta de estos animales antiguos sigue siendo motivo de controversia; presumiblemente, comparten un ancestro común con artrópodos y tardígrados (osos de agua).

"A diferencia de los artrópodos, los onicóforos no tienen extremidades segmentadas, como es también el caso de sus presuntos ancestros fósiles comunes, ", dice Georg Mayer." La investigación de la anatomía funcional de las patas del gusano de terciopelo juega un papel clave para determinar cómo evolucionaron las extremidades segmentadas de los artrópodos ". Las imágenes de Nano-CT permiten investigar las hebras musculares individuales del terciopelo pata de gusano. El equipo de Kassel tiene previsto publicar resultados detallados en los próximos meses, pero ya están convencidos de una cosa:el dispositivo Nano-CT ha superado su primera prueba práctica.

"En el futuro, esta tecnología también hará posible las investigaciones biomédicas. Por lo tanto, por ejemplo, Podremos examinar muestras de tejido para aclarar si un tumor es maligno o no. Una imagen no destructiva y tridimensional del tejido con una resolución como la del Nano-CT también puede proporcionar nuevos conocimientos sobre el desarrollo microscópico de enfermedades generalizadas como el cáncer ".