La nueva tecnología ayuda a obtener imágenes de muestras biológicas a nivel microscópico

Los investigadores desarrollaron un microscopio espectroscópico para permitir mediciones ópticas de la compatibilidad molecular y las orientaciones en muestras biológicas. La nueva tecnología de medición permite a los investigadores obtener imágenes de muestras biológicas a nivel microscópico con mayor velocidad y precisión.

La nueva herramienta se basa en la tecnología de espectroscopia infrarroja discreta desarrollada por investigadores del Instituto Beekman de Ciencia y Tecnología Avanzadas de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign.

Este proyecto trata de introducir el estudio de la simetría molecular en el campo microscópico.

Rohit Bhargava, profesor de bioingeniería, director, Cancer Center, Illinois

La viscosidad molecular se refiere a la orientación espacial de los átomos en moléculas o agrupaciones multimoleculares. En los sistemas biológicos, una sola molécula puede provocar una respuesta celular, mientras que su imagen especular puede ser inactiva o incluso tóxica. Si bien el dicroísmo circular vibratorio se puede usar para ayudar a determinar la composición química y la orientación de una molécula, las mediciones de VCD requieren mucho tiempo y no se pueden usar previamente para obtener imágenes de sistemas biológicos complejos o muestras de tejido sólido.

El artículo «Medidas vibratorias circulares de dos colores con espectroscopia infrarroja» se publica en Química analítica Apareció en la portada.

El nuevo microscopio infrarrojo hace posible la obtención de imágenes de biomoléculas al acelerar el tiempo de adquisición y mejorar la relación señal / ruido de las técnicas VCD convencionales.

«Cuando envías luz a un microscopio desde un espectroscopio, básicamente estás arrojando mucha», dijo Bhargava. «Para las mediciones de VCD, también debe enviarlo a través de un modulador óptico flexible, que cambia la polarización de la luz hacia la izquierda o hacia la derecha. En este punto, no le queda mucha luz, lo que significa que su señal durante mucho tiempo para ver sólo un píxel dentro de la imagen «.

El Laboratorio de Imágenes y Composiciones Químicas, dirigido por Bhargava, logró mediciones rápidas y simultáneas de infrarrojos y VCD basándose en el marco de un microscopio de imágenes infrarrojas de alto rendimiento independiente. En lugar de utilizar una fuente de luz térmica convencional, el dispositivo está construido alrededor de un láser de cascada cuántica.

«La fuente láser es el motor detrás de todo el diseño», dijo Yamuna Fall, un investigador graduado en ingeniería eléctrica e informática. «La fuente QCL tiene una potencia más alta, lo que significa que podemos obtener mediciones más rápido. Anteriormente, solo se podía hacer VCD en muestras líquidas, pero también podemos obtener imágenes de tejidos sólidos. Principalmente».

Kevin Yeh, un investigador postdoctoral que participó en el desarrollo del microscopio, enfatizó que podrían surgir otras aplicaciones del microscopio diseñado para este proyecto. «Inicialmente imaginamos un microscopio infrarrojo de frecuencia discreta como una plataforma sobre la cual basar otras tecnologías», dijo Yeh. «Analizamos una de estas extensiones, que es VCD, pero podemos imaginar varias otras».

Aunque las aplicaciones de esta tecnología pueden abarcar todas las ciencias biológicas, el trabajo en sí es un testimonio del poder de la ciencia interdisciplinaria. “Este proyecto solo fue posible mediante una combinación de pensamiento de diferentes campos”, dijo Bhargava. «Es un problema químico que se resolvió con un diseño basado en la física, realizado por un estudiante de ingeniería eléctrica. Está en nuestro ADN en Beekman adoptar este tipo de enfoque para la resolución de problemas».