p Eles podem tornar visíveis as estruturas celulares minúsculas:microscópios de luz de última geração oferecem resoluções de alguns décimos de nanômetro - em outras palavras, um milionésimo de milímetro. Até agora, microscópios de super-resolução eram muito mais lentos do que os métodos convencionais, porque mais ou melhores dados de imagem tiveram que ser gravados. Junto com parceiros de Jena, pesquisadores da Universidade "Bielefeld" desenvolveram ainda mais o processo SR-SIM de super-resolução. Os acadêmicos mostram que SR-SIM também é possível em tempo real e com uma taxa de imagem muito alta - e, portanto, adequado para observar movimentos de partículas de células muito pequenas, por exemplo. Suas descobertas foram publicadas hoje (20 de setembro) na revista Nature Communications . p "Isso é o que torna esse tipo de microscopia realmente útil para aplicações em biologia ou medicina. O problema até agora é que microscópios que oferecem uma resolução suficientemente alta não podem exibir informações na velocidade correspondente, "diz o professor Dr. Thomas Huser, que chefia o Grupo de Trabalho de Física Biomolecular da Universidade de Bielefeld. O projeto SR-SIM é financiado pela Fundação Alemã de Pesquisa (DFG) e pela União Europeia por meio do Marie Skłodowska-Curie Actions.

p SR-SIM significa "microscopia de iluminação estruturada de super resolução" e é um procedimento de microscopia de fluorescência. Os objetos são irradiados com luz laser. Essa luz excita moléculas fluorescentes especiais na amostra, de modo que elas reemitem luz em um comprimento de onda diferente. A imagem microscópica mostra a luz reemitida. "Ao contrário de outros métodos convencionais de microscopia de fluorescência, SR-SIM não ilumina as amostras uniformemente, mas com uma multa, padrão de grade. Esta tecnologia especial permite uma resolução muito maior, "diz Huser.

p O procedimento consiste em duas etapas:a luz reemitida pela amostra é primeiro registrada em várias imagens individuais. A imagem finalizada é então reconstruída em um computador a partir desses dados brutos. "A segunda etapa, em particular, custou muito tempo até agora, "diz Andreas Markwirth, também membro do Grupo de Trabalho de Física Biomolecular da Universidade de Bielefeld e principal autor do estudo. Os pesquisadores de Bielefeld, portanto, trabalharam em conjunto com o Professor Dr. Rainer Heintzmann do Instituto Leibniz de Tecnologias Fotônicas e da Universidade Friedrich Schiller em Jena para acelerar o processo. O microscópio agora foi projetado para gerar os dados brutos com mais rapidez. Além disso, a reconstrução de imagens leva consideravelmente menos tempo graças ao uso de processamento de computador paralelo em placas gráficas modernas.

p Para seu estudo, os pesquisadores testaram o novo método em células biológicas e registraram os movimentos das mitocôndrias, organelas celulares com cerca de um micrômetro de tamanho. "Conseguimos produzir cerca de 60 quadros por segundo - uma taxa de quadros mais alta do que os filmes de cinema. O tempo entre a medição e a imagem é inferior a 250 milissegundos, então a tecnologia permite a gravação em tempo real, "diz Markwirth.

p Até agora, os métodos de super-resolução têm sido freqüentemente combinados com os métodos convencionais:um microscópio rápido convencional é usado para primeiro encontrar as estruturas. Essas estruturas podem então ser examinadas em detalhes usando um microscópio de super-resolução. "Contudo, algumas estruturas são tão pequenas que não podem ser encontradas com microscópios convencionais, por exemplo, poros específicos nas células do fígado. Nosso método é de alta resolução e rápido, que permite aos biólogos explorar essas estruturas, "diz Huser. Outra aplicação para o novo microscópio é o estudo de partículas virais em seu caminho através da célula." Isso nos permite entender exatamente o que acontece durante os processos de infecção, "diz Huser. Ele espera que o microscópio seja usado para tais estudos na Universidade de Bielefeld durante o próximo ano.

p Os microscópios de super-resolução existem há apenas cerca de 20 anos. Em 1873, Ernst Abbe descobriu que a resolução de um sistema óptico para luz visível é limitada a cerca de 250 nanômetros. Nos últimos anos, Contudo, vários métodos ópticos foram desenvolvidos para quebrar o que ficou conhecido como barreira de difração de Abbe. Em 2014, William E. Moerner e Eric Betzig, ambos dos EUA, assim como Stefan Hell, da Alemanha, receberam o Prêmio Nobel de Química por desenvolver uma super-resolução na faixa de cerca de 20 a 30 nanômetros.