Se ha abierto un mundo subcelular para que los científicos lo estudien E. coli y otros tejidos de nuevas formas, gracias a un método de microscopía que proporciona sigilosamente tres dimensiones, Imágenes de alta calidad de la estructura interna de las células sin perturbar la muestra.
Al combinar un algoritmo novedoso con una técnica complementaria desarrollada recientemente para microscopios comerciales, investigadores de la Universidad de Illinois han creado un sistema método 3D no invasivo para visualizar, cuantificar, y estudiar células sin el uso de agentes de contraste o fluorescencia.
En un artículo publicado hoy en línea en la revista Más uno , Los investigadores que desarrollaron la técnica informaron que pudieron usarla para visualizar la E. coli bacterias con una combinación de velocidad, escala, y resolución incomparable para un método sin etiquetas.
El método se basa en una técnica interferométrica de banda ancha conocida como Microscopía de Interferencia de Luz Espacial (SLIM) que fue diseñada por el investigador del Instituto Beckman Gabriel Popescu como un módulo adicional a un microscopio de contraste de fase comercial. SLIM es extremadamente rápido y sensible a múltiples escalas (desde 200 nm en adelante) pero, como un sistema óptico lineal, su resolución está limitada por difracción.
Al aplicar un algoritmo de deconvolución novedoso para recuperar información de resolución limitada de sub-difracción de los campos medidos por SLIM, Popescu y sus colegas investigadores pudieron renderizar imágenes tomográficas con una resolución más allá de los límites de difracción de SLIM. Utilizaron el método de reconstrucción dispersa para renderizar imágenes reconstruidas en 3D de E. coli células, permitiendo la visualización sin etiquetas de las muestras a escalas subcelulares.
El año pasado, los investigadores demostraron con éxito una nueva técnica óptica que proporciona medidas 3D de campos complejos llamada Tomografía de interferencia de luz espacial (SLIT) en neuronas vivas y estructuras de cristal fotónico. En este proyecto, desarrollaron un algoritmo novedoso para ampliar aún más las capacidades tridimensionales al realizar la deconvolución en el campo 3D medido, basado en modelar la imagen usando principios de escasez. Esta capacidad de microscopía, llamado dSLIT, se utilizó para visualizar estructuras subcelulares enrolladas en E. coli células.
Los investigadores dijeron que estas estructuras solo se han observado utilizando cepas y plásmidos especializados y técnicas de fluorescencia. y generalmente en células muertas. Estos nuevos métodos proporcionan una forma práctica para el estudio no invasivo de tales estructuras.
Mustafa Mir es el primer autor del artículo y miembro del Laboratorio de imágenes de luz cuantitativa de Popescu en Beckman. Mir dijo que estudiar y comprender la estructura interna tridimensional de las células vivas es esencial para profundizar nuestra comprensión de la función biológica.
"Visualizarlos es un gran desafío debido a su pequeño tamaño y su naturaleza transparente, "Mir dijo." Este nuevo método, sin embargo, proporciona una forma de aprovechar las propiedades intrínsecas de estos muy pequeños, células transparentes de forma no invasiva y sin el uso de técnicas de fluorescencia y agentes de contraste.
"Por lo tanto, estudios anteriores han utilizado contraste extrínseco como la fluorescencia y cepas especializadas en combinación con técnicas complejas de superresolución para tales estudios. Esto permitirá a los biólogos estudiar las estructuras subcelulares mientras perturba mínimamente a la célula de su estado natural".
Los investigadores escribieron que el método aborda dos problemas principales en la microscopía celular:falta de contraste, debido a la naturaleza delgada y ópticamente transparente de las células, y resolución limitada por difracción.
"Aunque ya se han identificado varias estructuras de este tipo, poco se sabe sobre su función y comportamiento debido a las dificultades prácticas que implican la obtención de imágenes, "concluyeron." Los resultados presentados aquí indican que dSLIT se puede utilizar para caracterizar y estudiar dicha estructura subcelular de una manera práctica y no invasiva, abriendo la puerta a una comprensión más profunda de la biología ".
