El interior de las células vivas se puede ver en su estado natural con más detalle que nunca utilizando una nueva técnica desarrollada por investigadores en Japón. Este avance debería ayudar a revelar las complejas y frágiles interacciones biológicas de los misterios médicos, como cómo se desarrollan las células madre o cómo administrar medicamentos de manera más eficaz.

"Nuestro sistema se basa en un concepto simple, cual es una de sus ventajas, ", dijo el profesor asociado Takuro Ideguchi del Instituto de Investigación de Ciencia y Tecnología de Fotones de la Universidad de Tokio. Los resultados del equipo de Ideguchi se publicaron recientemente en Optica , la revista de investigación de la Optical Society.

El nuevo método también tiene las ventajas de utilizar células vivas sin dañarlas a través de la luz intensa, o unir artificialmente etiquetas fluorescentes a moléculas específicas.

La técnica combina dos herramientas de microscopía preexistentes y las usa simultáneamente. La combinación de estas herramientas puede considerarse simplemente como un libro para colorear.

"Recopilamos el contorno en blanco y negro de la célula y coloreamos virtualmente los detalles sobre dónde se encuentran los diferentes tipos de moléculas, "dijo Ideguchi.

La microscopía de fase cuantitativa recopila información sobre el contorno en blanco y negro de la célula utilizando pulsos de luz y midiendo el cambio en las ondas de luz después de que pasan a través de una muestra. Esta información se utiliza para reconstruir una imagen tridimensional de las estructuras principales dentro de la célula.

La imagen por vibración molecular proporciona el color virtual utilizando pulsos de luz infrarroja media para agregar energía a tipos específicos de moléculas. Esa energía extra hace que las moléculas vibren, que calienta su entorno local. Los investigadores pueden optar por elevar la temperatura de tipos específicos de enlaces químicos mediante el uso de diferentes longitudes de onda de luz infrarroja media.

Los investigadores toman una imagen de microscopía de fase cuantitativa de la célula con la luz infrarroja central apagada y una imagen encendida. La diferencia entre esas dos imágenes revela tanto el contorno de las estructuras principales dentro de la célula como las ubicaciones exactas del tipo de molécula a la que apunta la luz infrarroja.

Los investigadores se refieren a su nuevo método de imagen combinado como imagen de fase cuantitativa bioquímica con efecto fototérmico de infrarrojo medio.

"Quedamos impresionados cuando observamos por primera vez la firma vibracional molecular característica de las proteínas, y nos emocionamos aún más cuando esta señal específica de proteína apareció en la misma ubicación que el nucleolo, una estructura intracelular donde se esperarían grandes cantidades de proteínas, "dijo Ideguchi.

El equipo de Ideguchi espera que su técnica permita a los investigadores determinar la distribución de tipos fundamentales de moléculas dentro de células individuales. El esquema de microscopía de fase cuantitativa de las estructuras principales podría colorearse virtualmente usando diferentes longitudes de onda de luz para apuntar específicamente a proteínas, lípidos (grasas) o ácidos nucleicos (ADN, ARN).

En la actualidad, capturar una imagen completa puede llevar 50 segundos o más. Los investigadores confían en que pueden acelerar el proceso con simples mejoras en sus herramientas, incluyendo una fuente de luz de mayor potencia y una cámara más sensible.