Ao investigar como os tumores crescem, ou como os produtos farmacêuticos afetam diferentes tipos de células, os pesquisadores precisam entender como as moléculas dentro de uma célula reagem - e interagem. Isso é possível com a moderna microscopia a laser. Até agora, Contudo, moléculas em amostras de células tiveram que ser marcadas com substâncias fluorescentes para torná-las visíveis, e isso pode distorcer o próprio comportamento das moléculas. Grupos de pesquisa da Universidade de Bielefeld e da Universidade de Hong Kong desenvolveram um microscópio a laser que funciona sem a necessidade de rotular as moléculas. Por esta, os pesquisadores inovaram com um laser de fibra compacto exclusivo em vez dos lasers de estado sólido que eram usados ​​anteriormente. O novo microscópio gera muito menos ruído quando em uso do que os projetos habituais, tornando-o adequado para uso em salas de operação. Os pesquisadores apresentaram sua tecnologia inovadora na revista Luz:Ciência e Aplicações , que é publicado pela Springer Nature.

"Imagens microscópicas sem rótulos são atualmente um tema quente na pesquisa biomédica, "diz o professor Dr. Thomas Huser, um biofísico que lidera o grupo de pesquisa Biomolecular Fotônica da Universidade de Bielefeld. Sua equipe trabalhou junto com o professor Dr. Kenneth K.Y. Grupo de pesquisa de Wong na Universidade de Hong Kong no microscópio a laser de fibra.

"A coloração com marcadores fluorescentes é geralmente inadequada para tecidos in vivo, "diz Huser." A microscopia sem etiqueta é necessária, por exemplo, para investigar como vários novos tipos de células se desenvolvem a partir de células-tronco. Também permite que um tumor seja demarcado do tecido normal sem manchar. E podemos verificar como os compostos farmacêuticos reagem com as moléculas nas células do tecido muscular do coração e do fígado, bem como outras células. "

Nos últimos anos, lasers de fibra têm sido frequentemente avaliados para uso em nanomicroscópios ópticos, em que a luz é transmitida através de fibras de vidro em vez de através de um corpo sólido de cristal ou vidro. "Em microscópios, Contudo, lasers de fibra eram anteriormente inferiores aos lasers de estado sólido porque eram menos potentes e muito barulhentos, "explica Huser. Para obter imagens específicas da molécula com o microscópio, os cientistas usam não um, mas dois ressonadores ópticos sincronizados (cavidades de laser). Fora desses ressonadores, os feixes de laser convergem na amostra sendo testada. Ambos os lasers enviam seus comprimentos de onda em pulsos de picossegundos curtos - um picossegundo sendo um bilionésimo de segundo. "Um desafio aqui foi controlar os lasers para que os comprimentos de onda atingissem o espécime através da lente exatamente ao mesmo tempo, "diz Thomas Huser.

Como Dr. Cihang (Sherry) Kong, explica, uma vantagem significativa do novo microscópio a laser de fibra é que ele é mais fácil de operar do que um microscópio a laser de estado sólido clássico. O Dr. Kong é colega de Thomas Huser e um dos principais autores deste estudo. "É menos sujeito a erros, e porque as moléculas não precisam primeiro ser rotuladas, o espécime não leva tanto tempo para preparar em comparação com o uso de outros microscópios. "O protótipo do microscópio agora servirá como base para a construção de dispositivos portáteis." Um microscópio compacto poderia então ser usado na sala de cirurgia, por exemplo, para marcar as bordas do tumor durante uma operação, "diz Cihang Kong.

Para garantir que o microscópio a laser de fibra possa ser facilmente reproduzido, os pesquisadores em Bielefeld e Hong Kong estão trabalhando em um protótipo do dispositivo. A pesquisa cooperativa dos dois grupos foi financiada pelo German Academic Exchange Service (DAAD) e pelo Hong Kong Research Grants Council (RGC), e agora continuará como parte do projeto da UE DeLIVER. "Isso tornou possível compartilhar nosso conhecimento uns com os outros - fomos capazes de conduzir pesquisas no laboratório em Hong Kong por vários meses, e colegas de Hong Kong puderam vir a Bielefeld e nos ajudar aqui, "diz o Dr. Christian Pilger, que é membro do grupo de pesquisa de Huser e também um dos principais autores do estudo.

"A nova tecnologia oferece vantagens para muitas aplicações biomédicas, "diz Kenneth Wong, que chefia o grupo de pesquisa em Hong Kong. "A detecção precoce de tumores é apenas um exemplo específico disso." Para Kenneth Wong, o sucesso de suas pesquisas é o resultado de uma estreita cooperação de muitos anos entre a Universidade de Bielefeld e a Universidade de Hong Kong. "A pesquisa em tecnologias biomédicas e de saúde reúne ambas as nossas universidades, especialmente quando se trata de técnicas de imagem. "

Para Thomas Huser, há uma boa possibilidade de que o novo microscópio possa ser usado em aplicações clínicas nos próximos anos. "Estudos preliminares em cooperação com o hospital Evangelisches Klinikum Bielefeld já estão em andamento para usar o microscópio para analisar amostras de tecido hepático. Nossos parceiros de projeto ficaram surpresos com o que este microscópio pode fazer."