La capacidad de observar cómo funciona la vida a un nivel de nanoescala es un gran desafío de nuestro tiempo.

Los microscopios ópticos estándar pueden obtener imágenes de células y bacterias, pero no de sus características a nanoescala, que se ven borrosas por un efecto físico llamado difracción.

Los microscopios ópticos han evolucionado durante las últimas dos décadas para superar este límite de difracción; sin embargo, estas denominadas técnicas de superresolución normalmente requieren procedimientos de formación de imágenes o instrumentación costosos y elaborados.

Ahora, Investigadores australianos del ARC Center of Excellence for Nanoscale BioPhotonics (CNBP) informan en Comunicaciones de la naturaleza una forma sencilla de eludir las limitaciones de difracción utilizando herramientas de imágenes ópticas estándar.

Autores principales Dra. Denitza Denkova, y el Dr. Martin Ploschner del nodo CNBP en la Universidad Macquarie dicen:"Trabajar en estrecha colaboración con los biólogos nos ha inspirado a buscar una solución que pueda transformar la superresolución de un método de imágenes complejo y costoso en una técnica de imágenes biológicas cotidiana".

El Dr. Ploschner explica cómo funciona la técnica:"Hemos identificado un tipo particular de marcadores fluorescentes, las denominadas nanopartículas de conversión ascendente, que puede entrar en un régimen en el que la luz emitida por las partículas crece abruptamente, de forma superlineal, al aumentar la intensidad de la luz de excitación. Nuestro descubrimiento clave es que si este efecto se explota en las condiciones de imagen adecuadas, cualquier microscopio óptico de barrido estándar puede obtener imágenes de forma espontánea con superresolución ".

"Si bien hemos optado por demostrar esta conversión ascendente de excitación-emisión superlineal (uSEE) en uno de los tipos de microscopios ópticos más utilizados, un microscopio confocal, prácticamente cualquier tipo de microscopio de barrido o microscopio que implique variaciones en la intensidad de la iluminación puede beneficiarse de esta mejora espontánea de la resolución ".

La Dra. Denitza Denkova dice que el enfoque uSEE mejora la resolución más allá del límite de difracción simplemente reduciendo la intensidad de la iluminación.

"Nuestro enfoque funciona en la dirección opuesta a todos los demás métodos de superresolución existentes; cuanto menor es la potencia del láser, cuanto mejor sea la resolución y menor sea el riesgo de fotodaño de las biomuestras, " ella dice.

"Mejor de todo, Se puede lograr una superresolución sin modificaciones de configuración ni procesamiento de imágenes. Por lo tanto, este método tiene el potencial de ingresar a cualquier laboratorio biológico, prácticamente sin costo adicional. "

"El valor de nuestro trabajo está en realizar la técnica, por primera vez, en un entorno biológico 3-D, utilizando partículas biológicamente convenientes. Sugerimos una modificación de la composición de las nanopartículas y las condiciones de imagen, que desencadena la superresolución espontánea que se produce bajo una configuración de microscopía prácticamente relevante. También desarrollamos un marco teórico que permite a los usuarios finales ajustar la composición de las partículas y las condiciones de imagen y lograr una superresolución en su propio entorno de laboratorio ".

"Nuestro trabajo permite a los microscopistas mirar de una manera nueva con sus herramientas existentes".

Líder del nodo CNBP en la Universidad Macquarie, Profesor James Piper AM, que también es autor del artículo, dice que el concepto ha existido por un tiempo, pero su realización práctica fue esquiva debido a la necesidad de combinar los distintos campos de investigación de la biología, ciencia material, ingeniería óptica y física.

"CNBP ofreció una plataforma de reunión ideal para científicos con experiencia diversa para unir fuerzas y llevar la idea del tablero de dibujo a una herramienta práctica de imágenes, "Dice el profesor Piper.