Un nuevo microscopio facilita el estudio del nanoentorno
El objetivo del proyecto DR-NANO (Depth-resolved optical nanoscopy) era desarrollar un microscopio de fluorescencia adecuado para examinar biomateriales blandos y realizar estudios de imagen en biología. Esto se logró mediante el diseño de un microscopio de fluorescencia para la caracterización del nanoentorno y la visualización en el límite de la subdifracción de muestras densas. Las técnicas convencionales de microscopía de fluorescencia, como la microscopía confocal y la microscopía de excitación de dos fotones, carecen de la resolución espacial necesaria para llevar a cabo medidas a nanoescala. Sin embargo, las técnicas basadas en la microscopía óptica 3D de superresolución de última generación exhiben una capacidad de penetración restringida a profundidades inferiores a 5 micrones. Por tanto, los investigadores desarrollaron un nuevo microscopio basado en la iluminación de una capa aislada en una muestra y la detección 4Pi de la fluorescencia emitida. Esto permitió la localización tridimensional de sondas fluorescentes en capas específicas de la muestra. En primer lugar, el equipo desarrolló, evaluó y caracterizó de forma precisa las propiedades de iluminación y detección del microscopio. En este contexto, se demostró la capacidad para obtener imágenes en dos dimensiones y detectar sondas fluorescentes en biogeles densos y en soluciones de F-actina empleando un método único de seguimiento de múltiples partículas desarrollado por el proyecto. El nuevo microscopio también fue empleado para probar el uso de moléculas fluorescentes fotoactivables para nanoimagen en muestras densas. Esto fue llevado a cabo en combinación con un algoritmo de localización molecular desarrollado por el proyecto. Finalmente, los investigadores evaluaron el rendimiento de la ruta de detección 4Pi del microscopio para la localización axial, que exhibió una precisión de localización axial de 13 nanómetros. Esto demostró ser especialmente adecuado para la visualización en el límite de subdifracción y la detección de sondas fluorescentes en muestras densas en tres dimensiones. El microscopio desarrollado por el equipo del proyecto se erigió en una nueva y versátil herramienta de investigación para el estudio detallado del nanoentorno de materiales complejos. Además, este brindará nuevas oportunidades para la obtención de medidas precisas tanto de la estructura compleja como de las propiedades mecánicas de materia blanda a mayores profundidades. DR-NANO favorecerá en última instancia el desarrollo de biomateriales y terapias de nanomedicina más eficaces, contribuyendo así a la excelencia y la competitividad europea en el importante campo de la nanoimagen óptica.
Palabras clave
Fluorescencia, microscopio, DR-NANO, biomateriales blandos, visualización en el límite de la subdifracción, sondas fluorescentes, nanoimagen, 4Pi, terapias de nanomedicina
