p Desde a primeira descrição de Robert Hooke de uma célula na Micrographia há 350 anos, a microscopia desempenhou um papel importante na compreensão das regras da vida. p Contudo, o menor recurso resolvível, a resolução, é restringido pela natureza ondulatória da luz. Esta barreira centenária restringiu a compreensão das funções celulares, interações e dinâmicas, particularmente na escala de sub-mícron a nanômetro.

p A microscopia de fluorescência de super-resolução supera esse limite fundamental, oferecendo uma melhoria de até dez vezes na resolução, e permite que os cientistas visualizem o funcionamento interno das células e biomoléculas em uma resolução espacial sem precedentes.

p Essa capacidade de resolução é impedida, Contudo, ao observar dentro de células inteiras ou espécimes de tecido, como os frequentemente analisados ​​durante os estudos do câncer ou do cérebro. Sinais de luz, emitido a partir de moléculas dentro de um espécime, viajam através de diferentes partes de estruturas celulares ou de tecidos em velocidades diferentes e resultam em aberrações, o que irá deteriorar a imagem.

p Agora, Os pesquisadores da Purdue University desenvolveram uma nova tecnologia para superar esse desafio.

p "Nossa tecnologia nos permite medir as distorções da frente de onda induzidas pelo espécime, uma célula ou um tecido, diretamente dos sinais gerados por moléculas individuais - pequenas fontes de luz ligadas às estruturas celulares de interesse, "disse Fang Huang, professor assistente de engenharia biomédica no Purdue's College of Engineering. "Conhecendo a distorção induzida, podemos identificar as posições de moléculas individuais com alta precisão e exatidão. Obtemos de milhares a milhões de coordenadas de moléculas individuais dentro de uma célula ou volume de tecido e usamos essas coordenadas para revelar as arquiteturas em nanoescala dos constituintes do espécime. "

p A tecnologia da equipe Purdue foi publicada recentemente em Métodos da Natureza .

p "Durante a imagem tridimensional de super-resolução, registramos milhares a milhões de padrões de emissão de moléculas fluorescentes simples, "disse Fan Xu, um associado de pós-doutorado no laboratório de Huang e um co-autor da publicação. "Esses padrões de emissão podem ser considerados como observações aleatórias em várias posições axiais amostradas a partir da função de espalhamento de ponto 3-D subjacente que descreve as formas desses padrões de emissão em diferentes profundidades, que pretendemos recuperar. Nossa tecnologia usa duas etapas:atribuição e atualização, para recuperar iterativamente a distorção da frente de onda e as respostas 3-D do conjunto de dados de molécula única gravado contendo padrões de emissão de moléculas em locais arbitrários. "

p A tecnologia Purdue permite encontrar as posições das biomoléculas com uma precisão de poucos nanômetros dentro de células inteiras e tecidos e, portanto, resolvendo arquiteturas celulares e de tecidos com alta resolução e fidelidade.

p "Este avanço expande a aplicabilidade de rotina da microscopia de super-resolução de alvos celulares selecionados perto de lamínulas para alvos intra e extracelulares nas profundezas dos tecidos, "disse Donghan Ma, um pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Huang e um co-autor da publicação. "Esta capacidade de visualização recém-descoberta pode permitir uma melhor compreensão de doenças neurodegenerativas, como Alzheimer, e muitas outras doenças que afetam o cérebro e várias partes do corpo. "

p O National Institutes of Health forneceu grande apoio para a pesquisa.

p Outros membros da equipe de pesquisa incluem Gary Landreth, um professor da Escola de Medicina da Universidade de Indiana; Sarah Calve, um professor associado de engenharia biomédica no Purdue's College of Engineering (atualmente professor associado de engenharia mecânica na University of Colorado Boulder); Peng Yin, professor da Harvard Medical School; e Alexander Chubykin, professor assistente de ciências biológicas em Purdue. A lista completa de autores pode ser encontrada em Métodos da Natureza .

p "Este avanço técnico é surpreendente e mudará fundamentalmente a precisão com que avaliamos as características patológicas da doença de Alzheimer, "Landreth disse." Somos capazes de ver objetos cada vez menores e suas interações uns com os outros, que ajuda a revelar complexidades de estrutura que não apreciamos antes. "

p Calve disse que a tecnologia é um passo em frente nas terapias regenerativas para ajudar a promover o reparo dentro do corpo.

p "Este desenvolvimento é fundamental para compreender a biologia de tecidos e ser capaz de visualizar mudanças estruturais, "Calve disse.

p Chubykin, cujo laboratório se concentra em autismo e doenças que afetam o cérebro, disse que a tecnologia de imagem de alta resolução fornece um novo método para a compreensão de deficiências no cérebro.

p "Este é um grande avanço em termos de análises funcionais e estruturais, "Chubykin disse." Podemos ter uma visão muito mais detalhada do cérebro e até mesmo marcar neurônios específicos com ferramentas genéticas para estudos posteriores. "

p A equipe trabalhou com o Escritório de Comercialização de Tecnologia da Purdue Research Foundation para patentear a tecnologia. O escritório mudou recentemente para o Centro de Convergência para Inovação e Colaboração no Discovery Park District, adjacente ao campus Purdue.