p Cientistas da Universidade do Texas em Austin demonstraram um método para fazer imagens tridimensionais de estruturas em material biológico sob condições naturais em uma resolução muito mais alta do que outros métodos existentes. O método pode ajudar a esclarecer como as células se comunicam entre si e fornecer informações importantes para engenheiros que trabalham no desenvolvimento de órgãos artificiais, como pele ou tecido cardíaco. p A pesquisa é descrita hoje na revista. Nature Communications .

p Os cientistas, liderado pelo físico Ernst-Ludwig Florin, usaram seu método, chamado de imagem de ruído térmico, para capturar imagens em escala nanométrica de redes de fibrilas de colágeno, que fazem parte do tecido conjuntivo encontrado na pele dos animais. Um nanômetro é um bilionésimo de um metro ou cerca de um centésimo de milésimo da largura de um cabelo humano. O exame de fibrilas de colágeno nesta escala permitiu aos cientistas medir pela primeira vez as propriedades-chave que afetam a elasticidade da pele, algo que poderia levar a designs aprimorados de pele ou tecidos artificiais.

p Obter imagens nítidas em 3-D de estruturas em nanoescala em amostras biológicas é extremamente difícil, em parte porque tendem a ser macios e banhados em líquidos. Isso significa que pequenas flutuações de calor fazem com que as estruturas se movam para frente e para trás, um efeito conhecido como movimento browniano.

p Para superar o borrão que isso cria, outras técnicas de imagem de super-resolução muitas vezes "consertam" amostras biológicas adicionando produtos químicos que endurecem várias estruturas, nesse caso, os materiais perdem suas propriedades mecânicas naturais. Os cientistas às vezes podem superar a desfocagem sem corrigir as amostras se, por exemplo, eles se concentram em estruturas rígidas presas a uma superfície de vidro, mas isso limita severamente os tipos de estruturas e configurações que eles podem estudar.

p Florin e sua equipe adotaram uma abordagem diferente. Para fazer uma imagem, eles adicionam nanoesferas - contas do tamanho de nanômetros que refletem a luz do laser - às suas amostras biológicas sob condições naturais, aplique um laser na amostra e compile instantâneos super-rápidos das nanoesferas vistas através de um microscópio de luz.

p Os cientistas explicam que o método, imagem de ruído térmico, funciona mais ou menos assim:Imagine que você precisasse obter uma imagem tridimensional de uma sala na escuridão total. Se você jogasse uma bola de borracha brilhante na sala e usasse uma câmera para coletar uma série de imagens em alta velocidade da bola enquanto ela quica, você veria que, conforme a bola se move pela sala, não é capaz de se mover através de objetos sólidos, como mesas e cadeiras. Combinando milhões de imagens tiradas tão rápido que não desfocam, você seria capaz de construir uma imagem de onde há objetos (onde quer que a bola não possa ir) e onde não há objetos (para onde ela poderia ir).

p Na imagem de ruído térmico, o equivalente da bola de borracha é uma nanosfera que se move em uma amostra pelo movimento browniano natural - a mesma força indisciplinada que tem atormentado outros métodos de microscopia.

p "Este movimento caótico é um incômodo para a maioria das técnicas de microscopia porque torna tudo embaçado, "diz Florin." Nós usamos isso a nosso favor. Não precisamos construir um mecanismo complicado para mover nossa sonda. Nós nos sentamos e deixamos a natureza fazer isso por nós. "

p O conceito original para a técnica de imagem de ruído térmico foi publicado e patenteado em 2001, mas os desafios técnicos impediram que fosse desenvolvido em um processo totalmente funcional até agora.

p A ferramenta permitiu aos pesquisadores medir pela primeira vez as propriedades mecânicas das fibrilas de colágeno em uma rede. O colágeno é um biopolímero que forma suportes para as células da pele e contribui para a elasticidade da pele. Os cientistas ainda não têm certeza de como a arquitetura de uma rede de colágeno resulta em sua elasticidade, uma questão importante que deve ser respondida para o design racional de pele artificial.

p "Se você quer construir uma pele artificial, você tem que entender como funcionam os componentes naturais, ", diz Florin." Você poderia então projetar melhor uma rede de colágeno que atua como uma estrutura que incentiva as células a crescerem da maneira certa. "