Até recentemente, se os cientistas quisessem estudar as células do sangue, algas, ou bactérias sob o microscópio, eles tiveram que montar essas células em um substrato, como uma lâmina de vidro. Físicos das Universidades de Bielefeld e Frankfurt desenvolveram um método que captura células biológicas com um feixe de laser para estudá-las em resoluções muito altas. Em livros e filmes de ficção científica, o princípio é conhecido como 'raio trator'. Usando este procedimento, os físicos obtiveram imagens de superresolução do DNA em uma única bactéria. O físico Robin Diekmann e seus colegas publicam este novo desenvolvimento na última edição da revista científica Nature Communications .

Um dos problemas enfrentados pelos pesquisadores que desejam examinar células biológicas microscopicamente é que qualquer tratamento preparatório mudará as células. Muitas bactérias preferem ser capazes de nadar livremente em solução. As células sanguíneas são semelhantes:elas estão continuamente em fluxo rápido, e não permaneça em superfícies. De fato, aderir a uma superfície muda sua estrutura e eles morrem.

“Nosso novo método nos permite pegar células que não podem ser ancoradas em superfícies e, em seguida, usar uma armadilha óptica para estudá-las em uma resolução muito alta. As células são mantidas no lugar por uma espécie de feixe trator óptico. O princípio subjacente a este feixe de laser é semelhante ao conceito encontrado na série de televisão "Star Trek", 'diz o professor Dr. Thomas Huser. Ele é o chefe do Grupo de Pesquisa em Fotônica Biomolecular da Faculdade de Física. “O que é especial é que as amostras não são apenas imobilizadas sem substrato, mas também podem ser giradas e giradas. O feixe de laser funciona como uma mão estendida para fazer ajustes microscopicamente pequenos. '

Os físicos de Bielefeld desenvolveram ainda mais o procedimento para uso em microscopia de fluorescência de superresolução. Esta é considerada uma tecnologia chave em biologia e biomedicina porque oferece a primeira maneira de estudar processos biológicos em células vivas em alta escala - algo que antes só era possível com a microscopia eletrônica. Para obter imagens com tais microscópios, pesquisadores adicionam sondas fluorescentes às células que desejam estudar, e eles se acenderão quando um feixe de laser for direcionado para eles. Um sensor pode então ser usado para registrar essa radiação fluorescente para que os pesquisadores possam até obter imagens tridimensionais das células.

Em seu novo método, os pesquisadores de Bielefeld usam um segundo feixe de laser como uma armadilha óptica para que as células flutuem sob o microscópio e possam ser movidas à vontade. 'O feixe de laser é muito intenso, mas invisível a olho nu porque usa luz infravermelha, 'diz Robin Diekmann, membro do Grupo de Pesquisa em Fotônica Biomolecular. 'Quando este feixe de laser é direcionado para uma célula, forças se desenvolvem dentro da célula que a mantêm dentro do foco do feixe, 'diz Diekmann. Usando seu novo método, os físicos de Bielefeld conseguiram segurar e girar as células bacterianas de forma que pudessem obter imagens das células de vários lados. Graças à rotação, os pesquisadores podem estudar a estrutura tridimensional do DNA com uma resolução de cerca de 0,0001 milímetros.

O professor Huser e sua equipe desejam modificar ainda mais o método, de modo que lhes permita observar a interação entre as células vivas. Eles então seriam capazes de estudar, por exemplo, como os germes penetram nas células.

Para desenvolver os novos métodos, os cientistas de Bielefeld estão trabalhando junto com o Prof. Dr. Mike Heilemann e Christoph Spahn da Universidade Johann Wolfgang Goethe de Frankfurt am Main.