Pueden hacer visibles estructuras celulares diminutas:los microscopios de luz de vanguardia ofrecen resoluciones de unas pocas décimas de nanómetro; en otras palabras, una millonésima de milímetro. Hasta ahora, Los microscopios de superresolución eran mucho más lentos que los métodos convencionales, porque tenían que grabarse datos de imagen más o más finos. Junto con socios de Jena, Investigadores de la Universidad "Bielefeld" han desarrollado aún más el proceso SR-SIM de superresolución. Los académicos muestran que SR-SIM también es posible en tiempo real y a una velocidad de imagen muy alta, y por lo tanto, es adecuado para observar movimientos de partículas de células muy pequeñas. por ejemplo. Sus hallazgos se han publicado hoy (20 de septiembre) en la revista Comunicaciones de la naturaleza .

"Esto es lo que hace que este tipo de microscopía sea realmente útil para aplicaciones en biología o medicina. El problema hasta ahora es que los microscopios que ofrecen una resolución suficientemente alta no pueden mostrar información a la velocidad correspondiente". "dice el profesor Dr. Thomas Huser, quien dirige el Grupo de Trabajo de Física Biomolecular en la Universidad de Bielefeld. El proyecto SR-SIM está financiado por la Fundación de Investigación Alemana (DFG) y la Unión Europea a través de Marie Skłodowska-Curie Actions.

SR-SIM significa "microscopía de iluminación estructurada de superresolución" y es un procedimiento de microscopía de fluorescencia. Los objetos se irradian con luz láser. Esta luz excita moléculas fluorescentes especiales en la muestra para que vuelvan a emitir luz en una longitud de onda diferente. La imagen microscópica luego muestra la luz reemitida. "A diferencia de otros métodos convencionales de microscopía de fluorescencia, SR-SIM no ilumina las muestras de manera uniforme, pero con una multa, patrón en forma de cuadrícula. Esta tecnología especial permite una resolución mucho mayor, "dice Huser.

El procedimiento consta de dos pasos:la luz reemitida por la muestra se registra primero en varias imágenes individuales. Luego, la imagen terminada se reconstruye en una computadora a partir de estos datos sin procesar. "El segundo paso, en particular, ha costado mucho tiempo hasta ahora, "dice Andreas Markwirth, también es miembro del Grupo de Trabajo de Física Biomolecular de la Universidad de Bielefeld y autor principal del estudio. Por lo tanto, los investigadores de Bielefeld trabajaron junto con el profesor Dr. Rainer Heintzmann del Instituto Leibniz de Tecnologías Fotónicas y la Universidad Friedrich Schiller en Jena para acelerar el proceso. El microscopio ahora está diseñado para generar datos sin procesar más rápidamente. Además, la reconstrucción de imágenes lleva considerablemente menos tiempo gracias al uso de procesamiento informático paralelo en tarjetas gráficas modernas.

Para su estudio, los investigadores probaron el nuevo método en células biológicas y registraron los movimientos de las mitocondrias, orgánulos celulares de aproximadamente un micrómetro de tamaño. "Hemos podido producir unos 60 fotogramas por segundo, una velocidad de fotogramas más alta que las películas de cine. El tiempo entre la medición y la imagen es inferior a 250 milisegundos, por lo que la tecnología permite la grabación en tiempo real, "dice Markwirth.

Hasta ahora, Los métodos de superresolución a menudo se han combinado con métodos convencionales:se utiliza un microscopio rápido convencional para encontrar primero las estructuras. Luego, estas estructuras se pueden examinar en detalle utilizando un microscopio de superresolución. "Sin embargo, Algunas estructuras son tan pequeñas que no se pueden encontrar con microscopios convencionales. por ejemplo, poros específicos en las células del hígado. Nuestro método es rápido y de alta resolución, que permite a los biólogos explorar tales estructuras, "dice Huser. Otra aplicación del nuevo microscopio es el estudio de partículas virales en su camino a través de la célula". Esto nos permite comprender exactamente lo que sucede durante los procesos de infección, "dice Huser. Espera que el microscopio se utilice para tales estudios en la Universidad de Bielefeld durante el próximo año.

Los microscopios de superresolución solo existen desde hace unos 20 años. En 1873, Ernst Abbe había descubierto que la resolución de un sistema óptico para luz visible está limitada a unos 250 nanómetros. En años recientes, sin embargo, Se han desarrollado varios métodos ópticos para romper lo que se conoce como barrera de difracción de Abbe. En 2014, William E. Moerner y Eric Betzig, ambos de EE. UU., así como Stefan Hell de Alemania fueron galardonados con el Premio Nobel de Química por desarrollar una superresolución en el rango de aproximadamente 20 a 30 nanómetros.