"Las moléculas siempre están interactuando con su entorno. Ha sido una lucha para cualquier tecnología comprender esa interacción", dijo Matthew Lew, profesor asistente en la Escuela de Ingeniería McKelvey. Esa lucha podría volverse un poco más fácil gracias a la última investigación de su laboratorio, que está abriendo un nuevo mundo de imágenes dinámicas. Crédito:Oumeng Zhang
La investigación del laboratorio de Matthew Lew en la Universidad de Washington en St. Louis ofrece formas completamente nuevas de ver lo muy pequeño.
La investigación:dos artículos de Ph.D. estudiantes de la Escuela de Ingeniería McKelvey—fue publicado en las revistas Optica y Nano letras .
Han desarrollado hardware y algoritmos novedosos que les permiten visualizar los componentes básicos del mundo biológico más allá de las tres dimensiones de una manera que, hasta ahora, no era factible. Después de todo, las células son objetos 3D y están llenas de "cosas" (moléculas) que se mueven, rotan, giran y dan vueltas para impulsar la vida misma.
Al igual que los microscopios tradicionales, el trabajo de dos Ph.D. Los estudiantes del laboratorio de Lew, Tingting Wu y Oumeng Zhang, utilizan la luz para observar el mundo microscópico, pero sus innovaciones son cualquier cosa menos tradicionales. Actualmente, cuando las personas utilizan la luz en la creación de imágenes, es probable que les interese saber qué tan brillante es esa luz o de qué color es. Pero la luz tiene otras propiedades, incluida la polarización.
"El trabajo de Oumeng tuerce la polarización de la luz", dijo Lew, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Eléctrica y de Sistemas de Preston M. Green. "De esta manera, puede ver cómo las cosas se trasladan (se mueven en línea recta) y giran al mismo tiempo", algo que las imágenes tradicionales no hacen.
"El desarrollo de nueva tecnología y la capacidad de ver cosas que antes no podíamos ver es emocionante", dijo Zhang. Esta capacidad única para rastrear tanto la rotación como la posición al mismo tiempo le brinda una visión única de cómo interactúan los materiales biológicos (células humanas y patógenos, por ejemplo).
La investigación de Wu también proporciona una nueva forma de obtener imágenes de las membranas celulares y, en cierto modo, ver el interior de ellas. Utilizando moléculas marcadoras fluorescentes, mapea cómo los marcadores interactúan con las moléculas de grasa y colesterol en la membrana, determinando cómo se ordenan y organizan los lípidos.
"Cualquier membrana celular, cualquier núcleo, cualquier cosa en la célula es una estructura 3D", dijo. "Esto nos ayuda a sondear la imagen completa de un sistema biológico. Esto nos permite, para cualquier muestra biológica, ver más allá de las tres dimensiones:vemos la estructura 3D más tres dimensiones de orientación molecular, lo que nos brinda imágenes 6D".
Los investigadores desarrollaron tecnología de imágenes computacionales, que combina software y hardware para ver con éxito lo que antes no se podía ver.
"Eso es parte de la innovación", dijo Lew. "Tradicionalmente, los laboratorios de imágenes biológicas han estado ligados a lo que sea que estén haciendo los fabricantes comerciales. Pero si diseñamos las cosas de manera diferente, podemos hacer mucho más". El microscopio Vortex ve más que nunca
