A capacidade de observar como a vida funciona em nível nanoescala é um grande desafio de nosso tempo.

Os microscópios ópticos padrão podem gerar imagens de células e bactérias, mas não suas características em nanoescala, que são borradas por um efeito físico chamado difração.

Os microscópios ópticos evoluíram nas últimas duas décadas para superar esse limite de difração; Contudo, essas chamadas técnicas de super-resolução normalmente requerem instrumentação ou procedimentos de imagem caros e elaborados.

Agora, Pesquisadores australianos do ARC Centre of Excellence for Nanoscale BioPhotonics (CNBP) relatam em Nature Communications uma maneira simples de contornar as limitações de difração usando ferramentas de imagem óptica padrão.

Autores principais, Dra. Denitza Denkova, e o Dr. Martin Ploschner do nó CNBP da Macquarie University dizem:"Trabalhar em estreita colaboração com biólogos nos inspirou a procurar uma solução que pode transformar a super-resolução de um método de imagem complexo e caro em uma técnica de bioimagem cotidiana."

O Dr. Ploschner explica como a técnica funciona:"Identificamos um tipo específico de marcadores fluorescentes, as chamadas nanopartículas de conversão ascendente, que pode entrar em um regime no qual a luz emitida pelas partículas cresce abruptamente - de uma forma superlinear - ao aumentar a intensidade da luz de excitação. Nossa principal descoberta é que, se esse efeito for explorado nas condições de imagem certas, qualquer microscópio óptico de varredura padrão pode gerar imagens espontaneamente com super-resolução. "

"Embora tenhamos optado por demonstrar esta subconversão superlinear de excitação-emissão (uSEE) em um dos tipos mais comumente usados ​​de microscópios ópticos - um microscópio confocal - praticamente qualquer tipo de microscópio de varredura ou microscópio envolvendo variações na intensidade de iluminação pode se beneficiar dessa melhora espontânea da resolução. "

Dra. Denitza Denkova diz que a abordagem uSEE melhora a resolução além do limite de difração simplesmente reduzindo a intensidade de iluminação.

"Nossa abordagem funciona na direção oposta a todos os outros métodos de super-resolução existentes; quanto menor a potência do laser, melhor a resolução e menor o risco de danos fotográficos às bio-amostras, " ela diz.

"Melhor de todos, super-resolução pode ser alcançada sem modificações de configuração e processamento de imagem. Assim, este método tem potencial para entrar em qualquer laboratório biológico, praticamente sem custo extra. "

"O valor do nosso trabalho está na realização da técnica, pela primeira vez, em um ambiente biológico 3-D, usando partículas biologicamente convenientes. Sugerimos uma modificação da composição das nanopartículas e das condições de imagem, que dispara a super-resolução espontânea para ocorrer sob uma configuração de microscopia praticamente relevante. Também desenvolvemos uma estrutura teórica que permite aos usuários finais ajustar a composição das partículas e as condições de imagem e obter super-resolução em seu próprio ambiente de laboratório. "

"Nosso trabalho permite que os microscopistas olhem de uma maneira nova com suas ferramentas existentes."

Líder do nó CNBP na Universidade Macquarie, Professor James Piper AM, que também é um autor no papel, diz que o conceito já existe há um tempo, mas sua realização prática foi evasiva devido à necessidade de combinar os distintos campos de pesquisa da biologia, ciência material, engenharia óptica e física.

"O CNBP ofereceu uma plataforma de encontro ideal para cientistas com diversos conhecimentos para unir forças e levar a ideia da prancheta a uma ferramenta de imagem prática, "Professor Piper diz.