Os cientistas da EPFL desenvolveram um novo tipo de lâmina de microscópio que pode aumentar a quantidade de luz na microscopia de fluorescência por um fator de até 25. Essas novas lâminas podem amplificar e direcionar a luz, tornando-os ideais para aplicações que vão desde o diagnóstico em estágio inicial até o arquivamento rápido de amostras de patologias.

Para cientistas, as lâminas de vidro usadas para preparar amostras para olhar ao microscópio são parte integrante de seu trabalho - e não mudaram muito em quase 200 anos.

No Instituto de Microengenharia de Neuchâtel, parte da Escola de Engenharia da EPFL, pesquisadores desenvolveram um novo tipo de lâmina de vidro que rompe com a tradição. Suas lâminas têm um revestimento que "estrutura" a luz, permitindo até 25 vezes mais luz a ser emitida e, assim, aumentando a sensibilidade dos microscópios com os quais são usados.

Nicolas Descharmes e Raphaël Barbey desenvolveram suas lâminas especificamente para microscopia de fluorescência, que é amplamente utilizado para diagnosticar câncer e doenças autoimunes, identificar alergias ou sequenciar DNA. Seu design tem propriedades ópticas únicas e permite a detecção de quantidades mínimas de luz. Isso pode ser especialmente útil para fazer um diagnóstico em estágio inicial, identificar rapidamente tipos específicos de câncer e arquivar rapidamente amostras de patologias. "Em um caso ideal, nossos slides podem ser usados ​​para detectar a presença de uma molécula, onde 25 moléculas seriam necessárias em lâminas convencionais ", diz Descharmes.

Os cientistas patentearam sua tecnologia, e seus slides - que já foram usados ​​por pesquisadores em diversos campos - em breve serão testados em várias empresas. A dupla recebeu o apoio da EPFL, a fundação Gebert Rüf e Innosuisse, e planeja lançar sua própria empresa nos próximos meses. Por meio de sua inicialização, Descharmes e Barbey serão capazes de aumentar a produção e disponibilizar os slides para laboratórios de hospitais e fornecedores de diagnósticos.

Eliminando duas desvantagens principais

A microscopia de fluorescência funciona detectando a luz que compostos chamados fluoróforos emitem quando excitados. Mais especificamente, fluoróforos absorvem luz em um determinado comprimento de onda, chamado de comprimento de onda de excitação, e, em resposta, emitem luz em um comprimento de onda mais longo, chamado de comprimento de onda de emissão. Com microscópios de fluorescência, os cientistas podem ver objetos que são naturalmente fluorescentes ou que foram marcados com um fluoróforo, e isso seria impossível de ver com um microscópio normal.

Mas existem duas desvantagens principais no uso de lâminas de vidro na microscopia de fluorescência. Primeiro, fluoróforos geralmente emitem uma quantidade muito pequena de luz. E em segundo lugar, a maior parte da luz que eles emitem se perde no slide, o que significa que não pode ser usado. Como resultado, muitos compostos são difíceis ou mesmo impossíveis de detectar, a menos que haja uma quantidade razoavelmente grande na amostra.

Um bolo de camada ótica

As lâminas de Descharmes e Barbey possuem uma estrutura em camadas que é capaz de controlar o ambiente eletromagnético ao redor das amostras. Quando a luz incide sobre os fluoróforos em uma amostra, eles emitem mais luz do que em um slide convencional, e toda essa luz é direcionada para o detector do microscópio. Isso resulta em imagens mais nítidas ou que podem ser geradas mais rapidamente.

"O que vi até agora é altamente promissor, "diz Séverine Lorrain, um técnico sênior da Unidade de Análise de Proteínas da UNIL que trabalha na detecção de proteínas em amostras. "Fiquei realmente impressionado com a eficiência dos slides na amplificação do sinal de fluorescência. Isso significa que pude evitar passar por uma etapa de amplificação de sinal separada - uma grande vantagem, já que essa etapa geralmente apresenta ruído de fundo."

Jessica Dessimoz, chefe do EPFL Histology Core Facility, também considera os novos slides promissores:"A superfície desses slides melhora a visualização do sinal fluorescente e reduz o tempo de exposição necessário. Pode ser muito útil para aplicações como imunofluorescência cíclica."

Habilitando o diagnóstico em estágio inicial

Os cientistas da EPFL têm como alvo várias aplicações para sua invenção, como o diagnóstico em estágio inicial de alguns tipos de câncer ou a leitura e arquivamento mais fáceis de lâminas histopatológicas, que são comumente usados ​​em análises de biópsias. De acordo com Barbey, "A digitalização de lâminas convencionais em fluorescência leva muito tempo porque os sinais são fracos. Mas com nossas lâminas, o processo pode ser muito mais rápido. A parte difícil será convencer os pesquisadores a desistir de alguns de seus slides antigos! ”Raphaël Barbey está atualmente trabalhando na industrialização da produção desses slides com outro carro-chefe da tecnologia de Neuchâtel - o CSEM (Centro Suíço de Eletrônica e Microtecnologia).

Essas novas lâminas marcam uma mudança no campo da microscopia de fluorescência. Quase todas as peças do microscópio foram continuamente otimizadas nas últimas décadas, exceto para os slides. As fontes de luz agora são mais poderosas, as câmeras são mais sensíveis e as lentes de melhor qualidade. "Surpreendentemente, os slides foram um pouco esquecidos neste processo de melhoria, "diz Barbey." A vantagem de nossa abordagem é que ela acarreta uma pequena mudança para os usuários de microscópio, mas pode melhorar substancialmente o desempenho de seus instrumentos. "