La microscopía de fluorescencia se usa ampliamente en bioquímica y ciencias de la vida porque permite a los científicos observar directamente las células y ciertos compuestos dentro y alrededor de ellas. Las moléculas fluorescentes absorben la luz dentro de un rango de longitud de onda específico y luego la reemiten en el rango de longitud de onda más largo. Sin embargo,, la principal limitación de las técnicas convencionales de microscopía de fluorescencia es que los resultados son muy difíciles de evaluar cuantitativamente; la intensidad de la fluorescencia se ve significativamente afectada tanto por las condiciones experimentales como por la concentración de la sustancia fluorescente. Ahora, un nuevo estudio realizado por científicos de Japón revolucionaráel campo de la microscopía de fluorescencia de por vida. ¡Siga leyendo para comprender cómo!
Una forma de solucionar el problema convencional es centrarse en la vida útil de la fluorescencia en lugar de en la intensidad. Cuando se irradia una sustancia fluorescente con una pequeña ráfaga de luz, la fluorescencia resultante no desaparece inmediatamente, sino que en realidad "decae" con el tiempo de una manera que esespecífica de esa sustancia. La técnica de "microscopía de vida útil de fluorescencia" aprovecha este fenómeno, que es independiente de las condiciones experimentales, para cuantificar con precisión las moléculas fluorescentes y los cambios en su entorno. Sin embargo, la degradación de la fluorescencia es extremadamente rápida y las cámaras normales no pueden capturarla. Si bien se puede usar un fotodetector de un solo punto, debe escanearse en toda el área de la muestra para poder reconstruir una imagen 2D completa a partir de cada punto medido. Este proceso implica el movimiento de piezas mecánicas, lo que limita en gran medida la velocidad de la imagen.capturar.
Afortunadamente, en este estudio reciente publicado en avances científicos , el equipo de científicos antes mencionado desarrolló un enfoque novedoso para adquirir imágenes de fluorescencia de por vida sin necesidad de escaneo mecánico. El profesor Takeshi Yasui, del Instituto de Fotónica Post-LED pLED, Universidad de Tokushima, Japón, quien dirigió el estudio, explica "Nuestro método se puede interpretar como un mapeo simultáneo de 44,400 'cronómetros de luz' en un espacio 2D para medir la vida útil de la fluorescencia, todo en una sola toma y sin escaneo. "Entonces, ¿cómo se logró esto?
Uno de los pilares principales de su método es el uso de un peine de frecuencia óptica como luz de excitación para la muestra. Un peine de frecuencia óptica es esencialmente una señal de luz compuesta por la suma de muchas frecuencias ópticas discretas con un espaciado constante entreLa palabra "peine" en este contexto se refiere a cómo se ve la señal cuando se traza contra la frecuencia óptica: un grupo denso de "picos" equidistantes que se elevan desde el eje de frecuencia óptica y se asemejan a un peine. Con un equipo óptico especial, un par deLas señales de peine de frecuencia de excitación se descomponen en señales de latido óptico individuales latidos ópticos de doble peine con diferentes frecuencias de modulación de intensidad, cada una con una sola frecuencia de modulación, y se irradian en la muestra de destino. La clave aquí es que cada haz de luz incide en la muestraen una ubicación espacialmente distinta, creando una correspondencia uno a uno entre cada punto de la superficie 2D de la muestra píxel y cada frecuencia de modulación del doble peinelatidos ópticos.
Debido a sus propiedades de fluorescencia, la muestra vuelve a emitir parte de la radiación capturada sin dejar de preservar la correspondencia de posición de frecuencia antes mencionada. La fluorescencia emitida por la muestra se enfoca entonces simplemente usando una lente en un fotodetector de un solo punto de alta velocidadPor último, la señal medida se transforma matemáticamente en el dominio de la frecuencia, y la vida útil de la fluorescencia en cada "píxel" se calcula fácilmente a partir del retardo de fase relativo que existe entre la señal de excitación a esa frecuencia de modulación frente a la medida.
Gracias a su velocidad superior y alta resolución espacial, el método de microscopía desarrollado en este estudio facilitará el aprovechamiento de las ventajas de las mediciones de vida útil de la fluorescencia. "Debido a que nuestra técnica no requiere escaneo, se garantiza una medición simultánea en toda la muestra.en cada toma ", comenta el profesor Yasui," esto será útil en las ciencias de la vida donde se necesitan observaciones dinámicas de células vivas ". Además de proporcionar una visión más profunda de los procesos biológicos, este nuevo enfoque podría usarse para obtener imágenes simultáneas de múltiples muestraspara la prueba de antígenos, que ya se está utilizando para el diagnóstico de COVID-19.
Quizás lo más importante es que este estudio muestra cómo los peines de frecuencia óptica, que solo se usaban como "reglas de frecuencia", pueden encontrar un lugar en las técnicas de microscopía para ampliar el alcance de las ciencias de la vida. Es prometedor para el desarrollo de nuevas opciones terapéuticas.para tratar enfermedades intratables y mejorar la esperanza de vida, beneficiando así a toda la humanidad.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Fotónica Post-LED, Universidad de Tokushima . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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