Esquerda:Desenho de um tecido biológico curvo. Os hexágonos representam os contornos fluorescentes das células organizadas em uma folha de células. O tecido pode ser coberto por um segundo epitélio que pode ser ignorado pelo processo de imagem. À direita:a partir de algumas aquisições (pontos verdes), o microscópio estima automaticamente a superfície do tecido (malha vermelha) e pode então concentrar as aquisições nesta superfície, ou mesmo apenas nos contornos das células fluorescentes graças a um algoritmo de aquisição propagativo. Crédito:Faris Abouakil et al.
A biologia moderna depende de nossa capacidade de observar células vivas usando microscópios. Os últimos avanços em microscopia óptica permitem imagens celulares e subcelulares dentro de organismos modelo, como a mosca do vinagre, peixe-zebra e rato.
Uma das limitações fundamentais das técnicas atuais é a toxicidade associada à iluminação, o que compromete os processos biológicos estudados. Até aqui, não havia muita solução para este problema, exceto para reduzir o nível de luz, o que leva a uma perda de qualidade da imagem.
Em um novo artigo publicado em Ciência leve e aplicação , uma equipe liderada pelos drs. Loïc Le Goff e Frédéric Galland, ambos do Institut Fresnel na Aix Marseille University, França, desenvolveu um novo microscópio inteligente que calcula automaticamente para onde enviar a luz para gerar imagens das estruturas de interesse na amostra da maneira mais eficiente, usando estratégias de aprendizagem.
O ponto de partida deste projeto foi a constatação de que a maioria dos tecidos biológicos possui uma arquitetura bem caracterizada. Em particular, a maioria dos embriões são organizados como superfícies - camadas de células - curvadas no espaço. Os microscópios não adaptam seu funcionamento a esta arquitetura:eles escaneiam um laser focado em todo o espaço 3D que contém o embrião, o que é muito ineficiente em termos de velocidade e quantidade de luz que irradia a amostra. O microscópio desenvolvido no Fresnel Institute adapta automaticamente seu padrão de varredura à morfologia de superfícies biológicas curvas, sem conhecimento prévio da superfície. Nas amostras testadas, nosso microscópio de varredura inteligente reduziu a irradiação em até 100 vezes em comparação com um microscópio confocal convencional.
Essa tecnologia inovadora foi o resultado de uma estreita colaboração entre cientistas de dados, físicos e biólogos em conjunto no Institut Fresnel. O método abre uma nova maneira de visualizar, por longos períodos, o comportamento de objetos muito frágeis, como embriões e organoides. Interessantemente, a tecnologia poderia ser adaptada de forma muito simples em muitos dos microscópios comerciais que se encontram nas instalações de imagem dos institutos de biologia.
