p Os especialistas em física óptica desenvolveram uma nova maneira de ver o interior das células vivas com mais detalhes usando a tecnologia de microscopia existente e sem a necessidade de adicionar manchas ou corantes fluorescentes. p Uma vez que as células individuais são quase translúcidas, câmeras de microscópio devem detectar diferenças extremamente sutis na luz que passa por partes da célula. Essas diferenças são conhecidas como fase da luz. Os sensores de imagem da câmera são limitados pela quantidade de diferença de fase da luz que eles podem detectar, referido como faixa dinâmica.

p "Para ver mais detalhes usando o mesmo sensor de imagem, devemos expandir a faixa dinâmica para que possamos detectar mudanças menores de fase da luz, "disse o professor associado Takuro Ideguchi do Instituto de Ciência e Tecnologia de Fótons da Universidade de Tóquio.

p A equipe de pesquisa desenvolveu uma técnica para fazer duas exposições para medir mudanças grandes e pequenas na fase da luz separadamente e, em seguida, conectá-las perfeitamente para criar uma imagem final altamente detalhada. Eles nomearam seu método de imagem de fase quantitativa de mudança de faixa dinâmica adaptativa (ADRIFT-QPI) e publicaram recentemente seus resultados em Light:Ciência e Aplicações .

p "Nosso método ADRIFT-QPI não precisa de laser especial, nenhum microscópio especial ou sensores de imagem; podemos usar células vivas, não precisamos de manchas ou fluorescência, e há muito pouca chance de fototoxicidade, "disse Ideguchi.

p Fototoxicidade se refere à morte de células com luz, que pode se tornar um problema com algumas outras técnicas de imagem, como imagens de fluorescência.

p A imagem de fase quantitativa envia um pulso de uma folha plana de luz para a célula, em seguida, mede a mudança de fase das ondas de luz depois que passam pela célula. A análise por computador reconstrói uma imagem das principais estruturas dentro da célula. Ideguchi e seus colaboradores já foram pioneiros em outros métodos para aprimorar a microscopia de fase quantitativa.

p A imagem de fase quantitativa é uma ferramenta poderosa para examinar células individuais, pois permite que os pesquisadores façam medições detalhadas, como rastrear a taxa de crescimento de uma célula com base na mudança nas ondas de luz. Contudo, o aspecto quantitativo da técnica tem baixa sensibilidade devido à baixa capacidade de saturação do sensor de imagem, portanto, rastrear partículas nanométricas dentro e ao redor das células não é possível com uma abordagem convencional.

p O novo método ADRIFT-QPI superou a limitação da faixa dinâmica da imagem de fase quantitativa. Durante ADRIFT-QPI, a câmera faz duas exposições e produz uma imagem final com sensibilidade sete vezes maior do que as imagens tradicionais de microscopia de fase quantitativa.

p A primeira exposição é produzida com imagem de fase quantitativa convencional - uma folha plana de luz é pulsada em direção à amostra e as mudanças de fase da luz são medidas depois que ela passa pela amostra. Um programa de análise de imagem de computador desenvolve uma imagem da amostra com base na primeira exposição e, em seguida, projeta rapidamente uma frente de onda de luz esculpida que espelha essa imagem da amostra. Um componente separado chamado dispositivo de modelagem de frente de onda gera essa "escultura de luz" com luz de maior intensidade para iluminação mais forte e a impulsiona em direção à amostra para uma segunda exposição.

p Se a primeira exposição produzisse uma imagem que fosse uma representação perfeita da amostra, as ondas de luz esculpidas de maneira personalizada da segunda exposição entrariam na amostra em diferentes fases, passar pela amostra, em seguida, surge como uma folha plana de luz, fazendo com que a câmera não veja nada além de uma imagem escura.

p "O interessante é o seguinte:meio que apagamos a imagem da amostra. Não queremos ver quase nada. Cancelamos as estruturas grandes para que possamos ver as menores em grande detalhe, "Ideguchi explicou.

p Na realidade, a primeira exposição é imperfeita, assim, as ondas de luz esculpidas emergem com desvios de fase sutis.

p A segunda exposição revela pequenas diferenças de fase de luz que foram "apagadas" por diferenças maiores na primeira exposição. Esta pequena diferença de fase de luz restante pode ser medida com maior sensibilidade devido à iluminação mais forte usada na segunda exposição.

p A análise de computador adicional reconstrói uma imagem final da amostra com uma faixa dinâmica expandida dos dois resultados de medição. Em demonstrações de prova de conceito, pesquisadores estimam que o ADRIFT-QPI produz imagens com sensibilidade sete vezes maior do que a imagem de fase quantitativa convencional.

p Ideguchi diz que o verdadeiro benefício do ADRIFT-QPI é sua capacidade de ver partículas minúsculas no contexto de toda a célula viva, sem a necessidade de rótulos ou manchas.

p "Por exemplo, pequenos sinais de partículas em nanoescala, como vírus ou partículas que se movem dentro e fora de uma célula, podem ser detectados, que permite a observação simultânea de seu comportamento e do estado da célula, "disse Ideguchi.