p Em 2014, um trio internacional ganhou o Prêmio Nobel de Química pelo desenvolvimento de microscopia de fluorescência de super-resolução, técnica que possibilitou estudar processos moleculares em células vivas. p Agora, uma equipe de engenharia da Northwestern aprimorou essa tecnologia inovadora tornando-a mais rápida, mais simples, menos caro, e aumentando sua resolução em quatro vezes.

p "Apesar do sucesso da microscopia eletrônica e das técnicas de microscopia de varredura por sonda, permaneceu a necessidade de um método de imagem óptica que possa descobrir não apenas estruturas nanoscópicas, mas também os fenômenos físicos e químicos que ocorrem em nível de nanoescala, "disse Hao Zhang, professor associado de engenharia biomédica na McCormick School of Engineering da Northwestern. "Imaginamos que nossa técnica pode realizar isso."

p Liderado por Zhang, a equipe da Northwestern desenvolveu uma nova plataforma de imagem óptica de super-resolução baseada em espectroscopia, um tipo de imagem que examina como a matéria responde à luz. Chamada microscopia espectroscópica de localização de fótons (SPLM), a plataforma pode analisar moléculas individuais com resolução sub-nanométrica.

p A nova plataforma de tecnologia aproveita a microscopia de localização de fótons (PLM), que captura assinaturas espectroscópicas inerentes de fótons emitidos, ou partículas de luz, para identificar moléculas específicas. A imagem espectroscópica atual e as tecnologias de PLM requerem vários corantes fluorescentes para aumentar o contraste nas imagens microscópicas resultantes. Incapaz de distinguir entre os corantes, essas técnicas gravam várias imagens de diferentes bandas de comprimento de onda discreto.

p O SPLM da equipe Northwestern, Contudo, pode caracterizar várias moléculas de corante simultaneamente, aumentando a velocidade de imagem em amostras multi-coradas. Eliminar a necessidade de gravar várias imagens torna o processo de geração de imagens mais simples e menos caro. O SPLM também é sensível o suficiente para distinguir pequenas diferenças do mesmo tipo de moléculas.

p "As pessoas precisam de uma série de filtros e câmeras para separar os fótons com cores diferentes e adquirir informações, "Zhang disse." Pode ser bastante complicado e caro se várias câmeras forem empregadas. Usando nossa tecnologia, podemos adquirir imagens multicoloridas sem filtros porque sabemos qual cor está associada a quais fótons simultaneamente. "

p Apoiado por um prêmio de catalisador de pesquisa da Northwestern Engineering, a pesquisa foi descrita online em 25 de julho em Nature Communications . Vadim Backman, o professor Walter Dill Scott de Engenharia Biomédica, e Cheng Sun, professor associado de engenharia mecânica, atuou como co-autor do artigo. Biqin Dong, um pós-doutorado no laboratório de Zhang, e Luay Almassalha, um estudante de graduação no laboratório de Backman, são co-primeiros autores do estudo.

p Enquanto Zhang planeja aplicar esta nova tecnologia em sua própria pesquisa em imagens ópticas, ele acredita que será útil para muitos campos, das ciências dos materiais às ciências da vida.

p "Nossa abordagem não apenas aprimora as imagens de super-resolução existentes, capturando assinaturas espectroscópicas específicas de moléculas, " ele disse, "ele irá potencialmente fornecer uma plataforma universal para desvendar ambientes em nanoescala em sistemas complexos no nível de uma única molécula."