O interior das células vivas pode ser visto em seu estado natural com mais detalhes do que nunca, usando uma nova técnica desenvolvida por pesquisadores no Japão. Esse avanço deve ajudar a revelar as complexas e frágeis interações biológicas dos mistérios médicos, por exemplo, como as células-tronco se desenvolvem ou como administrar medicamentos de maneira mais eficaz.

“Nosso sistema é baseado em um conceito simples, que é uma de suas vantagens, "disse o professor associado Takuro Ideguchi do Instituto de Pesquisa para Ciência e Tecnologia de Fótons da Universidade de Tóquio. Os resultados da equipe de Ideguchi foram publicados recentemente em Optica , o jornal de pesquisa da Optical Society.

O novo método também tem a vantagem de usar células vivas sem danificá-las por meio de luz intensa, ou anexando artificialmente marcadores fluorescentes a moléculas específicas.

A técnica combina duas ferramentas de microscopia pré-existentes e as usa simultaneamente. A combinação dessas ferramentas pode ser considerada simplesmente como um livro de colorir.

"Nós reunimos o contorno preto e branco da célula e virtualmente colorimos os detalhes sobre onde os diferentes tipos de moléculas estão localizados, "disse Ideguchi.

A microscopia de fase quantitativa coleta informações sobre o contorno preto e branco da célula usando pulsos de luz e medindo a mudança nas ondas de luz depois que passam por uma amostra. Esta informação é usada para reconstruir uma imagem 3-D das principais estruturas dentro da célula.

A imagem vibracional molecular fornece a cor virtual usando pulsos de luz infravermelha média para adicionar energia a tipos específicos de moléculas. Essa energia extra faz com que as moléculas vibrem, que aquece seus arredores locais. Os pesquisadores podem escolher aumentar a temperatura de tipos específicos de ligações químicas usando diferentes comprimentos de onda de luz infravermelha média.

Os pesquisadores obtêm uma imagem de microscopia de fase quantitativa da célula com a luz do infravermelho médio desligada e uma imagem com ela ligada. A diferença entre essas duas imagens revela o contorno das principais estruturas dentro da célula e as localizações exatas do tipo de molécula que foi alvo da luz infravermelha.

Os pesquisadores se referem ao seu novo método de imagem combinado como imagem bioquímica de fase quantitativa com efeito fototérmico infravermelho médio.

"Ficamos impressionados quando observamos pela primeira vez a assinatura vibracional molecular característica das proteínas, e ficamos ainda mais animados quando este sinal específico de proteína apareceu no mesmo local que o nucléolo, uma estrutura intracelular onde grandes quantidades de proteínas seriam esperadas, "disse Ideguchi.

A equipe de Ideguchi espera que sua técnica permita aos pesquisadores determinar a distribuição de tipos fundamentais de moléculas dentro de células individuais. O contorno da microscopia de fase quantitativa das principais estruturas pode ser virtualmente colorido com o uso de diferentes comprimentos de onda de luz para direcionar proteínas especificamente, lipídios (gorduras) ou ácidos nucléicos (DNA, RNA).

Atualmente, capturar uma imagem completa pode levar 50 segundos ou mais. Os pesquisadores estão confiantes de que podem acelerar o processo com melhorias simples em suas ferramentas, incluindo uma fonte de luz de alta potência e uma câmera mais sensível.