La espectroscopia Raman se usa ampliamente en las ciencias analíticas para identificar moléculas a través de su huella dactilar estructural. En el contexto biológico, la respuesta Raman proporciona un valioso contraste específico sin marcaje que permite distinguir diferentes contenidos celulares y tisulares. Desafortunadamente, La dispersión Raman espontánea es muy débil, más de diez órdenes de magnitud más débil que la fluorescencia. Como era de esperar, La microscopía de fluorescencia es a menudo la opción preferida para aplicaciones como la formación de imágenes de células vivas. Afortunadamente, Raman se puede mejorar drásticamente en superficies metálicas o en nanogaps metálicos y esta dispersión Raman mejorada en la superficie (SERS) puede incluso superar la respuesta de fluorescencia. Las sondas nanométricas SERS son, por tanto, candidatos prometedores para aplicaciones de detección biológica, preservando la especificidad molecular intrínseca. Todavía, la eficacia de las sondas SERS depende fundamentalmente del tamaño de partícula, estabilidad y brillo, y, hasta aquí, Las imágenes basadas en la sonda SERS rara vez se aplican.

Ahora los investigadores del ICFO Matz Liebel y Nicolas Pazos-Perez, trabajando en los grupos de los profesores ICREA Niek van Hulst (ICFO) y Ramón Álvarez-Puebla (Univ. Rovira i Virgili) han presentado "microscopía holográfica Raman". Primero, Sintetizaron supercúmulos plasmónicos a partir de pequeños bloques de construcción de nanopartículas, para generar campos eléctricos muy fuertes en un tamaño de racimo restringido. Estas nanoprobes SERS extremadamente brillantes requieren una exposición a la luz de muy baja iluminación en el infrarrojo cercano, reduciendo así al mínimo el potencial foto-daño de las células vivas, y permiten la obtención de imágenes Raman de campo amplio. Segundo, aprovecharon las brillantes sondas SERS para realizar imágenes holográficas en 3-D, utilizando el esquema de microscopía holográfica incoherente desarrollado por Liebel y su equipo en un estudio en Avances de la ciencia . Notablemente, la incoherente dispersión Raman se hace para "autointerferir" para lograr la holografía Raman por primera vez.

Liebel y Pazos-Perez demostraron la espectroscopia Raman de transformada de Fourier de las imágenes Raman de campo amplio y pudieron localizar partículas SERS individuales en volúmenes 3-D de un solo disparo. Luego, los autores utilizaron estas capacidades para identificar y rastrear nanopartículas de SERS individuales dentro de las células vivas en tres dimensiones.

Los resultados, publicado en Nanotecnología de la naturaleza representan un paso importante hacia el mapeo de concentración tridimensional multiplexado de un solo disparo en muchos escenarios diferentes, incluyendo el interrogatorio de células vivas y tejidos y posiblemente aplicaciones contra la falsificación.