Os pesquisadores da UNSW de Sydney compartilharam instruções passo a passo para capacitar outros cientistas a melhorar a resolução e estabilidade de microscópios de molécula única.

Os pesquisadores serão capazes de construir microscópios ultra-precisos para visualizar e explorar as interações entre moléculas individuais dentro das células, graças a um sistema disponibilizado à comunidade científica por pesquisadores médicos da UNSW.

Seu sistema supera de forma simples e prática os desafios associados ao movimento durante a geração de imagens, excedendo os limites atuais de microscópios de super-resolução.

Quando a amostra ou a configuração do microscópio se move durante a geração de imagens, são introduzidos erros que degradam a resolução molecular - isso é chamado de deriva.

"A deriva é uma grande barreira para alcançar a resolução além dos 20-30 nm definidos pela microscopia de fluorescência de super-resolução ganhadora do prêmio Nobel, ", diz a Professora Katharina Gaus da Scientia, da UNSW Medicine's Single Molecule Science.

"Quanto mais tempo leva para a imagem de uma amostra, mais deriva haverá. A maior causa da deriva são as vibrações das pessoas que passam, ou carros saindo do prédio, " ela diz.

O Prof. Gaus explica que, para imagens de molécula única, os pesquisadores normalmente rotulam as moléculas com corantes fluorescentes e fazem com que pisquem e apaguem usando lasers.

"Não podemos imaginá-los todos ao mesmo tempo. Então, quando a amostra flutua no microscópio, a posição das moléculas brilhantes no início do experimento será diferente da posição no final do experimento, apresentando um artefato, " ela diz.

O sistema de estabilização ativa que a equipe de biofísicos da UNSW desenvolveu aborda esse problema adicionando sensores ao microscópio com um sistema de feedback para realinhar o caminho óptico quando ele detecta a menor mudança. O sistema de estabilização retorna automaticamente o caminho óptico para dentro de um nanômetro de sua posição original em todas as três dimensões continuamente enquanto as amostras estão sendo geradas.

Depois de delinear o design de seu sistema de feedback autônomo em um Avanços da Ciência publicação no início deste ano, a equipe agora descreve em Nature Protocols como implementar um sistema de estabilização para corrigir ativamente o alinhamento de microscópios de super-resolução e eliminar o desvio.

"É um guia prático para usar nosso sistema de feedback em diferentes configurações. Implementamos em uma variedade de sistemas, incluindo em microscópios disponíveis comercialmente, “diz o Dr. Simão Pereira Coelho, quem liderou este projeto.

O protocolo é projetado para permitir que até mesmo usuários sem treinamento óptico especializado atualizem os microscópios existentes, incluindo um guia para usar o software e integrar o hardware em um microscópio customizado ou padrão.

"Agora podemos imaginar o quanto quisermos, para obter mais informações de uma amostra - sem comprometer a qualidade dos dados. Isso não apenas torna os experimentos mais precisos, mas abre essa nova ideia de que você pode executar isso de forma completamente autônoma, "diz o Prof. Gaus.

"A mesma abordagem também pode ser usada em outros instrumentos que requerem alta precisão, por exemplo, em microscopia de força atômica ou sequenciadores de DNA, ou onde a manutenção e realinhamento de um instrumento manualmente não é tão simples, " ela diz.