Este último desarrollo produjo imágenes de 120 nanómetros, lo que, según los investigadores, es una mejora de 30 veces con respecto a la resolución de los microscopios típicos de infrarrojo medio. Ser capaz de ver muestras con mayor claridad a esta escala más pequeña puede ayudar en múltiples campos de investigación, incluidas las enfermedades infecciosas, y abre el camino para desarrollar imágenes basadas en infrarrojo medio aún más precisas en el futuro.

El reino microscópico es donde habitan los virus, las proteínas y las moléculas. Gracias a los microscopios modernos, podemos aventurarnos a ver el funcionamiento interno de nuestras propias células.

Pero incluso estas impresionantes herramientas tienen limitaciones. Por ejemplo, los microscopios fluorescentes de súper resolución requieren que las muestras estén etiquetadas con fluorescencia. A veces, esto puede ser tóxico para las muestras y la exposición prolongada a la luz durante la visualización puede blanquear las muestras, lo que significa que ya no son útiles. Los microscopios electrónicos también pueden proporcionar detalles muy impresionantes, pero las muestras deben colocarse en el vacío, por lo que no se pueden estudiar muestras vivas.

En comparación, la microscopía de infrarrojo medio puede proporcionar información química y estructural sobre células vivas, sin necesidad de colorearlas ni dañarlas. Sin embargo, su uso ha sido limitado en la investigación biológica debido a su capacidad de resolución comparativamente baja. Mientras que la microscopía fluorescente de súper resolución puede reducir las imágenes a decenas de nanómetros (1 nanómetro es una millonésima de milímetro), la microscopía de infrarrojo medio normalmente solo puede alcanzar alrededor de 3 micrones (1 micrón es una milésima de milímetro). /P>

Sin embargo, en un nuevo avance, investigadores de la Universidad de Tokio han logrado una resolución de microscopía de infrarrojo medio más alta que nunca.

"Hemos logrado una resolución espacial de 120 nanómetros, es decir, 0,12 micrones. Esta sorprendente resolución es aproximadamente 30 veces mejor que la de la microscopía convencional de infrarrojo medio", explicó el profesor Takuro Ideguchi del Instituto de Ciencia y Tecnología de Fotones de la Universidad de Tokio.

El equipo utilizó una "apertura sintética", una técnica que combina varias imágenes tomadas desde diferentes ángulos iluminados para crear una imagen general más clara. Normalmente, una muestra se intercala entre dos lentes. Sin embargo, las lentes absorben inadvertidamente parte de la luz infrarroja media.

Resolvieron este problema colocando una muestra, bacterias (se utilizaron E. coli y Rhodococcus jostii RHA1), en una placa de silicio que reflejaba la luz visible y transmitía luz infrarroja. Esto permitió a los investigadores utilizar una sola lente, lo que les permitió iluminar mejor la muestra con luz infrarroja media y obtener una imagen más detallada.

"Nos sorprendió la claridad con la que pudimos observar las estructuras intracelulares de las bacterias. La alta resolución espacial de nuestro microscopio podría permitirnos estudiar, por ejemplo, la resistencia a los antimicrobianos, que es un problema mundial", afirmó Ideguchi.

"Creemos que podemos seguir mejorando la técnica en varias direcciones. Si utilizamos una lente mejor y una longitud de onda de luz visible más corta, la resolución espacial podría incluso estar por debajo de los 100 nanómetros. Con una claridad superior, nos gustaría estudiar varias muestras de células para abordar problemas biomédicos fundamentales y aplicados."

Más información: Nanoscopía de campo amplio en infrarrojo medio, Nature Photonics (2024). DOI:10.1038/s41566-024-01423-0

Información de la revista: Fotónica de la naturaleza

Proporcionado por la Universidad de Tokio