Los investigadores de la UNSW Sydney han compartido instrucciones paso a paso para ayudar a otros científicos a mejorar la resolución y la estabilidad de los microscopios de una sola molécula.

Los investigadores podrán construir microscopios ultraprecisos para visualizar y explorar las interacciones entre moléculas individuales dentro de las células. gracias a un sistema puesto a disposición de la comunidad científica por investigadores médicos de la UNSW.

Su sistema supera de manera simple y práctica los desafíos asociados con el movimiento durante la obtención de imágenes, superando los límites actuales de los microscopios de superresolución.

Cuando la muestra o la configuración del microscopio se mueve durante la toma de imágenes, se introducen errores que degradan la resolución molecular; esto se denomina deriva.

"La deriva es una barrera importante para lograr una resolución más allá de los 20-30 nm establecidos por la microscopía de fluorescencia de superresolución ganadora del premio Nobel, "dice la profesora de Scientia Katharina Gaus de la Ciencia de Molécula Única de Medicina de la UNSW.

"Cuanto más tiempo se tarda en obtener una imagen de una muestra, más deriva habrá. La principal causa de la deriva son las vibraciones de las personas que pasan, o coches que circulan fuera del edificio, " ella dice.

El profesor Gaus explica que para la obtención de imágenes de una sola molécula, los investigadores suelen etiquetar las moléculas con tintes fluorescentes y hacer que se enciendan y apaguen mediante láseres.

"No podemos imaginarlos a todos al mismo tiempo. Por lo tanto, cuando la muestra se desplaza en el microscopio, la posición de las moléculas brillantes al comienzo del experimento será diferente de la posición al final del experimento, presentando un artefacto, " ella dice.

El sistema de estabilización activa que desarrolló el equipo de biofísicos de la UNSW aborda este problema agregando sensores al microscopio con un sistema de retroalimentación para realinear la trayectoria óptica cuando detecta el más mínimo cambio. El sistema de estabilización devuelve automáticamente la trayectoria óptica a un nanómetro de su posición original en las tres dimensiones de forma continua mientras se toman imágenes de las muestras.

Después de esbozar el diseño de su sistema de retroalimentación autónomo en un Avances de la ciencia publicación a principios de este año, el equipo ahora describe en Protocolos de la naturaleza cómo implementar un sistema de estabilización para corregir activamente la alineación de microscopios de superresolución y eliminar la deriva.

"Es una guía práctica para usar nuestro sistema de comentarios en diferentes configuraciones. Lo implementamos en una variedad de sistemas, incluso en microscopios disponibles comercialmente, "dice el Dr. Simao Pereira Coelho, quien lideró este proyecto.

El protocolo está diseñado para permitir que incluso los usuarios sin formación óptica especializada puedan actualizar los microscopios existentes, incluyendo una guía para usar el software e integrar el hardware en un microscopio estándar o personalizado.

"Ahora podemos crear imágenes durante el tiempo que queramos, para obtener más información de una muestra, sin comprometer la calidad de los datos. Esto no solo hace que los experimentos sean más precisos, pero abre esta nueva idea de que puede ejecutar esto de forma completamente autónoma, "dice el Prof. Gaus.

"El mismo enfoque también se puede utilizar en otros instrumentos que requieren alta precisión, por ejemplo en microscopía de fuerza atómica o secuenciadores de ADN, o cuando dar servicio y realinear un instrumento manualmente no es tan sencillo, " ella dice.