Los científicos han publicado imágenes muy detalladas de neuronas cultivadas en laboratorio que utilizan radiación ultravioleta extrema que podrían ayudar al análisis de enfermedades neurodegenerativas.

El estudio internacional, dirigido por el Dr. Bill Brocklesby de la Universidad de Southampton y el profesor Jeremy Frey, usó luz ultravioleta extrema coherente (EUV) de un láser ultrarrápido para crear imágenes de las muestras mediante la recolección de luz dispersa, sin necesidad de lentes.

La técnica produjo un detalle extraordinario en comparación con las imágenes de microscopio óptico tradicionales, planteando la posibilidad de aplicaciones potenciales en medicina, incluido el estudio de la enfermedad de Alzheimer.

Los investigadores han publicado sus hallazgos en Avances de la ciencia .

El equipo realizó el trabajo en Southampton y en las instalaciones de Artemis en el Laboratorio Rutherford Appleton, Harwell. La demostración a pequeña escala revela que se pueden muestrear detalles adicionales sin grandes instalaciones costosas como sincrotrones y láseres de electrones libres.

Dr. Bill Brocklesby, del Instituto Zepler de Fotónica y Nanoelectrónica, dice:"La capacidad de tomar imágenes detalladas de estructuras biológicas delicadas como las neuronas sin causar daño es muy emocionante, y hacerlo en el laboratorio sin utilizar sincrotrones u otras instalaciones nacionales es una verdadera innovación.

"Nuestra forma de obtener imágenes ocupa un nicho importante entre las imágenes con luz, que no proporciona los detalles finos que vemos, y cosas como microscopía electrónica, que requieren enfriamiento criogénico y una cuidadosa preparación de la muestra ".

La investigación colaborativa combinó la experiencia de Southampton con el Dr. Richard Chapman y su equipo en la Central Laser Facility, y socios de investigación de Alemania e Italia.

La técnica de obtención de imágenes EUV procesa múltiples patrones de dispersión de una muestra utilizando un algoritmo informático. El proyecto comparó imágenes EUV de neuronas cultivadas en laboratorio que se originaron en ratones con imágenes tradicionales de microscopio óptico. revelando sus detalles mucho más finos. A diferencia de la microscopía de rayos X duros, no se observó daño de la delicada estructura neuronal.

Profesor Jeremy Frey, Jefe de Química de Sistemas Computacionales, dice:"Ha sido un esfuerzo largo y sostenido, pero muy gratificante. En abril de 2003, iniciamos un viaje con la concesión de una subvención de Tecnología Básica del Consejo de Investigación en Ingeniería y Ciencias Físicas para Nueva Tecnología para fuentes de rayos X a nanoescala:Hacia la dispersión de una sola molécula aislada.

"Unos 17 años después, casi al dia, nuestro papel en Avances de la ciencia demuestra que el esfuerzo valió la pena el arduo trabajo de nuestro equipo interdisciplinario, obtención de las primeras imágenes de ultra alta resolución de una muestra biológica real mediante microscopía coherente de rayos X blandos (ptiografía). Esperamos poder aplicar nuestro microscopio a muchas aplicaciones biológicas, problemas químicos y materiales.

"Seguimos buscando una resolución aún mayor con el objetivo final de obtener imágenes de una sola molécula, un objetivo que ahora parece muy a la vista ".

La microscopía EUV ofrece muchas ventajas sobre la óptica, técnicas de rayos X duros o basadas en electrones, sin embargo, las fuentes y la óptica EUV tradicionales han requerido hasta ahora una escala y un costo asociados grandes.

Este nuevo enfoque se ha centrado en técnicas ópticas no lineales y, en particular, de alta generación de armónicos (HHG) utilizando láseres de femtosegundos intensos. Siguiendo estos resultados, el equipo de Artemis en Oxford está trabajando para poder ofrecer acceso regular a esta técnica en el futuro.

La combinación de técnicas de imágenes tomográficas con estos últimos avances en tecnologías láser y fuentes EUV coherentes también tiene el potencial de obtener imágenes biológicas de alta resolución en 3-D.