Uma equipe colaborativa da Universidade Estadual do Colorado e da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign desenvolveu um novo tipo de microscopia não-linear, chamada tomografia óptica harmônica (HOT), que pode produzir imagens em 3D de tecidos biológicos em minutos.
As técnicas de microscopia não linear têm vários benefícios em relação à microscopia tradicional, pois podem criar imagens mais profundas em uma amostra e são capazes de visualizar muitos recursos biológicos sem corantes ou marcadores. Uma variedade de microscopia não linear – microscopia de segunda geração harmônica – é particularmente boa em moléculas de imagem organizadas em filamentos, como colágeno ou fibras musculares.
A equipe, especializada na produção de imagens holográficas de amostras biológicas, combinou essa experiência com a microscopia de segunda harmônica para produzir o microscópio HOT.
Fazendo um microscópio
Os pesquisadores começaram desenvolvendo modelos teóricos que descrevem como criar uma imagem da amostra. Ao criar esses modelos, eles descobriram que o uso de luz a laser fora de foco forneceria um recurso exclusivo para imagens em 3D.
Eles então construíram um microscópio que poderia usar esses modelos para criar imagens de amostras. Crucial para o desenvolvimento deste microscópio foi um laser de alta potência personalizado, que foi integrado a um microscópio holográfico personalizado. Para alcançar as condições específicas de iluminação para formar o sinal de geração de segundo harmônico necessário, os pesquisadores usaram luz sem foco. Isso também permitiu que um campo maior da amostra fosse iluminado a qualquer momento.
A equipe testou o microscópio em fibras de miosina em amostras de músculo esquelético. Somente a microscopia de geração de segundo harmônico de campo amplo foi insuficiente para produzir dados de alta qualidade, pois as imagens foram corrompidas pela luz fora de foco e pareciam borradas. O microscópio HOT, no entanto, usa algoritmos computacionais para reconstruir a imagem para remover a luz dispersa e produzir imagens nítidas e livres de artefatos. A reconstrução HOT revelou a estrutura distinta da fibra da miosina.
Imagens melhores e mais rápidas
Normalmente, a produção desses tipos de imagens 3D requer uma técnica de digitalização a laser que varre uma amostra pixel por pixel para produzir uma imagem 2D. Essas imagens são empilhadas para produzir uma imagem 3D. O microscópio HOT ainda coleta imagens em 2D, mas não se restringe à digitalização pixel por pixel. Isso significa que o HOT é consideravelmente mais rápido que os métodos tradicionais. Além de economizar tempo, isso torna a técnica menos vulnerável a vibrações indesejadas e desvios naturais do foco do microscópio.
Esse tipo de microscopia pode ser usado para criar imagens de uma variedade de características biológicas e é sensível à orientação das fibras na amostra. Isso pode ser particularmente útil para a imagem do colágeno em tumores, por exemplo, onde a orientação das fibras pode indicar prognóstico da doença. “A maioria dos pesquisadores analisa isso em 2D e não em 3D”, diz o autor sênior Gabriel Popescu. “Usando essa técnica, podemos usar a orientação das fibras de colágeno como um repórter de quão agressivo é o câncer.”
Publicado em 02/07/2020 07h20
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