Nuevo microscopio para ver moléculas directamente, sin usar tinción

Tradicionalmente, la captación de imágenes microscópicas en biología se ha basado en el uso de tinciones y marcadores fluorescentes para visualizar las estructuras celulares. Por desgracia, el uso de tales productos no solo altera las muestras, sino que también puede retrasar decisiones médicas cruciales. La aplicación de la tinción tradicional puede tardar entre 20 y 30 minutos durante la cirugía, algo que puede retrasar decisiones cruciales, por ejemplo sobre dónde considerar que están los márgenes tumorales. Los análisis rutinarios de patología también requieren largos protocolos de preparación que modifican las mismas moléculas que se estudian.

Ahora, un equipo integrado, entre otros, por Ruihai Wang y Guoan Zheng, de la Universidad de Connecticut en Estados Unidos, ha creado un dispositivo que puede revolucionar la captación de imágenes de moléculas mediante un alto contraste espectroscópico en el rango ultravioleta profundo, permitiendo ello prescindir de la aplicación de tinción a las muestras. Además, este dispositivo, llamado DART, es portátil.

El funcionamiento de DART se basa en explotar una propiedad fundamental de la biología: el ADN y las proteínas absorben de forma natural longitudes de onda específicas del ultravioleta profundo. Al obtener imágenes a 266 y 280 nanómetros (longitudes de onda donde los ácidos nucleicos y las proteínas presentan firmas espectrales de absorción distintivas), DART crea mapas moleculares cuantitativos con precisión de femtogramos y sin necesidad de marcadores externos.

Demostración de captación de imágenes moleculares mediante DART. El mapa de altura topográfica revela variaciones en la muestra que van desde 590 a 635 micrómetros. (Imagen: Guoan Zheng et al. CC BY)

DART proporciona información molecular al instante y, al basarse en propiedades moleculares intrínsecas en vez de en la unión de colorantes a las estructuras a visualizar, los resultados son inherentemente cuantitativos y reproducibles.

El sistema alcanza especificaciones excepcionales: resolución de 308 nanómetros, campo de visión a escala centimétrica y profundidad de campo a escala milimétrica. Esta combinación, imposible con la microscopía convencional, permite obtener imágenes completas de tejidos sin reenfoque mecánico.

Una característica clave de DART es su capacidad de tinción virtual. A diferencia de los métodos basados ​​en inteligencia artificial, que pueden generar rasgos falsos por una mala interpretación o extrapolación, las tinciones virtuales de DART derivan directamente del contenido molecular medido. El sistema cuantifica las masas de ácidos nucleicos y proteínas con una precisión de femtogramos y luego traduce estas mediciones en apariencias histológicas familiares.

Wang, Zheng y sus colegas exponen los detalles técnicos de su nuevo sistema de microscopía en la revista académica eLight, bajo el título “Deep-ultraviolet ptychographic pocket-scope (DART): mesoscale lensless molecular imaging with label-free spectroscopic contrast”. (Fuente: NCYT de Amazings)