p Pesquisadores alemães da Helmholtz-Zentrum Berlin desenvolveram um novo microscópio de nanotomografia de raios-X. Usando seu novo sistema, eles podem revelar as estruturas nos menores componentes das células de mamíferos em três dimensões. p Pela primeira vez, não há necessidade de corrigir quimicamente, corar ou cortar células para estudá-las. Em vez de, células vivas inteiras são congeladas rapidamente e estudadas em seu ambiente natural. O novo método oferece uma imagem 3-D imediata, fechando assim uma lacuna entre as técnicas microscópicas convencionais.

p O novo microscópio oferece uma imagem 3D de alta resolução de toda a célula em uma única etapa. Esta é uma vantagem sobre a microscopia eletrônica, em que uma imagem 3-D é montada a partir de muitas seções finas. Isso pode levar até semanas para apenas uma célula. Também, a célula não precisa ser marcada com corantes, ao contrário da microscopia de fluorescência, onde apenas as estruturas rotuladas se tornam visíveis. O novo microscópio de raios-X, em vez disso, explora o contraste natural entre o material orgânico e a água para formar uma imagem de todas as estruturas celulares. O Dr. Gerd Schneider e sua equipe de microscopia do Instituto de Matéria Mole e Materiais Funcionais publicaram seu desenvolvimento em Métodos da Natureza .

p Com a alta resolução alcançada por seu microscópio, Os pesquisadores, em cooperação com colegas do National Cancer Institute nos EUA, reconstruíram células de adenocarcinoma de camundongo em três dimensões. Os menores detalhes eram visíveis:a membrana dupla do núcleo da célula, poros nucleares no envelope nuclear, canais de membrana no núcleo, numerosas invaginações da membrana mitocondrial interna e inclusões em organelas celulares, como os lisossomas. Essas percepções serão cruciais para lançar luz sobre os processos celulares internos:como a forma como os vírus ou nanopartículas penetram nas células ou no núcleo, por exemplo.

p Esta é a primeira vez que a chamada ultraestrutura das células foi fotografada com raios-X com tal precisão, até 30 nanômetros. Dez nanômetros são cerca de um décimo milésimo da largura de um cabelo humano. A ultraestrutura é a estrutura detalhada de um espécime biológico que é muito pequeno para ser visto em um microscópio óptico.

p Os pesquisadores alcançaram essa alta resolução 3-D iluminando as estruturas minúsculas do objeto hidratado congelado com luz parcialmente coerente. Esta luz é gerada por BESSY II, a fonte síncrotron no HZB. A coerência parcial é a propriedade de duas ondas cuja fase relativa sofre flutuações aleatórias que não são, Contudo, suficiente para tornar a onda completamente incoerente. A iluminação com luz coerente parcial gera um contraste significativamente maior para pequenos detalhes de objetos em comparação com a iluminação incoerente. Combinando essa abordagem com uma lente de alta resolução, os pesquisadores foram capazes de visualizar as ultraestruturas das células em contraste até então não alcançado.

p O novo microscópio de raios-X também permite mais espaço ao redor da amostra, o que leva a uma melhor visão espacial. Este espaço sempre foi muito limitado pela configuração da iluminação da amostra. A luz de raios-X monocromática necessária foi criada usando uma grade radial e, em seguida, desta luz, um diafragma selecionaria a faixa desejada de comprimentos de onda. O diafragma tinha de ser colocado tão perto da amostra que quase não havia espaço para girar a amostra. Os pesquisadores modificaram esta configuração:a luz monocromática é coletada por um novo tipo de condensador que ilumina diretamente o objeto, e o diafragma não é mais necessário. Isso permite que a amostra seja girada em até 158 graus e observada em três dimensões. Esses desenvolvimentos fornecem uma nova ferramenta em biologia estrutural para o melhor entendimento da estrutura celular.