Los investigadores crean una nueva técnica de imagen basada en una sonda Raman fotoconmutable

Hay varias formas de obtener imágenes de muestras biológicas a nivel microscópico, y cada una tiene sus pros y sus contras. Por primera vez, un equipo de investigadores, incluidos los de la Universidad de Tokio, ha combinado aspectos de dos de las principales técnicas de imagen para crear un nuevo método de imagen y análisis de muestras biológicas. Su concepto, conocido como RESORT, allana el camino para observar los sistemas vivos con un detalle sin precedentes. El estudio se publica en la revista Avances de la ciencia.

Desde que la humanidad ha podido manipular el vidrio, hemos utilizado dispositivos ópticos para observar el mundo microscópico con cada vez más detalle. Cuanto más podemos ver, más podemos entender, de ahí la presión para mejorar las herramientas que usamos para explorar el mundo que nos rodea y dentro de nosotros.

Las técnicas contemporáneas de obtención de imágenes microscópicas van mucho más allá de las que pueden ofrecer los microscopios tradicionales. Dos tecnologías líderes son: imágenes de fluorescencia de superresolución, que ofrecen una buena resolución espacial, e imágenes vibratorias, que comprometen la resolución espacial pero pueden usar una amplia gama de colores para ayudar a etiquetar muchos componentes diferentes en las células.

«Estábamos motivados por las limitaciones de este tipo de técnicas de imagen para intentar crear algo mejor, y con RESORT estamos seguros de que lo hemos logrado», dijo el profesor Yasuyuki Ozeki del Centro de Investigación de Ciencia y Tecnología Avanzada de la Universidad de Tokio. «RESORT significa transiciones Raman ópticas saturables reversibles, y combina los beneficios de la fluorescencia de súper resolución y las imágenes vibratorias sin heredar los perjuicios de ninguna de las dos. Es una técnica basada en láser que utiliza algo conocido como dispersión Raman, una interacción especial entre moléculas y luz que ayuda a identificar qué hay en una muestra bajo el microscopio. Realizamos con éxito imágenes RESORT de mitocondrias en células para validar la técnica».

Hay varias etapas para obtener imágenes de RESORT, y aunque pueda parecer complicado, la configuración es menos complicada que la de las técnicas que pretende reemplazar. En primer lugar, los componentes específicos de la muestra de la que se van a obtener imágenes deben etiquetarse o teñirse con productos químicos especiales llamados sondas Raman fotoconmutables, cuya dispersión Raman puede controlarse mediante los diferentes tipos de luz láser empleados por RESORT.

A continuación, la muestra se coloca dentro de un aparato óptico que se utiliza para iluminar correctamente la muestra y crear una imagen de ella. Para que eso ocurra, la muestra se irradia con pulsos láser infrarrojos de dos colores para detectar la dispersión Raman, la luz ultravioleta y un haz especial de luz visible en forma de rosquilla. Juntos, estos limitan el área donde puede ocurrir la dispersión Raman, lo que significa que la etapa final, la generación de imágenes, puede detectar la sonda en el punto muy preciso, lo que conduce a una alta resolución espacial.

«No se trata solo de obtener imágenes de mayor resolución de muestras microscópicas; después de todo, los microscopios electrónicos pueden obtener imágenes de estas cosas con mucho más detalle», dijo Ozeki. «Sin embargo, los microscopios electrónicos necesariamente dañan o impiden las muestras que observan. A través del desarrollo futuro que agrega más colores a la paleta de sondas Raman, RESORT podrá obtener imágenes de muchos componentes en muestras vivas en acción para analizar interacciones complejas como nunca antes. Esto contribuirá a una comprensión más profunda de los procesos biológicos fundamentales, los mecanismos de la enfermedad y las posibles intervenciones terapéuticas».

El objetivo principal del equipo era mejorar las imágenes microscópicas para su uso en el campo de la investigación médica y áreas relacionadas. Pero los avances que ha logrado en el diseño del láser también podrían usarse en otras aplicaciones de láser, donde se requiere alta potencia o un control preciso, como la ciencia de los materiales.