Os cientistas publicaram imagens altamente detalhadas de neurônios cultivados em laboratório usando radiação ultravioleta extrema que pode ajudar na análise de doenças neurodegenerativas.

O estudo internacional, liderado pelo Dr. Bill Brocklesby e Professor Jeremy Frey da Universidade de Southampton, usou luz ultravioleta extrema coerente (EUV) de um laser ultrarrápido para criar imagens das amostras por meio da coleta de luz dispersa, sem a necessidade de lentes.

A técnica produziu detalhes extraordinários em comparação com as imagens tradicionais do microscópio de luz, levantando a possibilidade de aplicações potenciais na medicina, incluindo o estudo da doença de Alzheimer.

Os pesquisadores publicaram suas descobertas em Avanços da Ciência .

A equipe executou o trabalho em Southampton e nas instalações da Artemis no Laboratório Rutherford Appleton, Harwell. A demonstração em pequena escala revela que detalhes extras podem ser amostrados sem grandes, instalações caras, como síncrotrons e lasers de elétrons livres.

Dr. Bill Brocklesby, do Instituto Zepler de Fotônica e Nanoeletrônica, diz:"A capacidade de obter imagens detalhadas de estruturas biológicas delicadas como neurônios sem causar danos é muito emocionante, e fazer isso no laboratório sem usar síncrotrons ou outras instalações nacionais é uma verdadeira inovação.

"Nossa forma de geração de imagens preenche um nicho importante entre a geração de imagens com luz, que não fornece os pequenos detalhes que vemos, e coisas como microscopia eletrônica, que requerem resfriamento criogênico e preparação cuidadosa da amostra. "

A pesquisa colaborativa combinou a experiência de Southampton com o Dr. Richard Chapman e sua equipe na Central Laser Facility, e parceiros de pesquisa da Alemanha e Itália.

A técnica de imagem EUV processa vários padrões de dispersão de uma amostra usando um algoritmo de computador. O projeto comparou imagens EUV de neurônios cultivados em laboratório originários de camundongos com imagens de microscópio de luz tradicional, revelando seus detalhes muito mais sutis. Ao contrário da microscopia de raios-X dura, nenhum dano foi observado na delicada estrutura do neurônio.

Professor Jeremy Frey, Chefe de Química de Sistemas Computacionais, diz:"Foi um esforço longo e sustentado, mas altamente recompensador. Em abril de 2003, começamos uma jornada com a concessão de uma concessão de Tecnologia Básica do Conselho de Pesquisa de Ciências Físicas e de Engenharia para Nova Tecnologia para fontes de raios-X em nanoescala:Rumo ao espalhamento de molécula isolada única.

"Cerca de 17 anos depois, quase até o dia, nosso papel em Avanços da Ciência demonstra que o esforço valeu a pena o trabalho árduo de nossa equipe interdisciplinar, obtenção das primeiras imagens de ultra-alta resolução de uma amostra biológica real usando microscopia de raios-X suave coerente (ptiografia). Estamos ansiosos para aplicar nosso microscópio a muitos produtos biológicos, problemas químicos e materiais.

"Continuamos a buscar uma resolução ainda mais alta com o objetivo final de imagens de moléculas individuais, um objetivo que agora parece muito em vista. "

A microscopia EUV oferece muitas vantagens em relação à óptica, técnicas de raio-X ou baseadas em elétrons duras, no entanto, as fontes e óticas tradicionais de EUV exigiam, até agora, grande escala e custos associados.

Esta nova abordagem se concentrou em técnicas ópticas não lineares e, em particular, de geração de alta harmônica (HHG) usando lasers intensos de femtosegundo. Seguindo esses resultados, a equipe Artemis em Oxford está trabalhando para poder oferecer acesso regular a essa técnica no futuro.

A combinação de técnicas de imagem tomográfica com esses avanços mais recentes em tecnologias de laser e fontes EUV coerentes também tem o potencial para imagens biológicas de alta resolução em 3-D.