microscopia 3D: il laser ruota i campioni senza contatto
I delicati flussi guidati dal laser consentono un'imaging 3D preciso di campioni delicati
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Finora è stato tecnicamente quasi impossibile ruotare campioni altamente sensibili in tutte le direzioni sotto un microscopio senza entrare in contatto. I ricercatori del Karlsruhe Institute of Technology (KIT) hanno sviluppato una nuova tecnica basata sul laser che consente di ruotare senza contatto campioni microscopici come le cellule in tutte e tre le direzioni spaziali. Il laser crea minuscole differenze di temperatura nel liquido, che innescano delicati flussi di fluido che muovono il campione. Ciò protegge i campioni delicati e consente di ottenere immagini tridimensionali più precise, un passo importante per la ricerca medica di base.
I moderni microscopi ottici possono produrre immagini estremamente nitide su un singolo piano, paragonabili a una fotografia, ma le informazioni sulla profondità sono spesso imprecise. Per ovviare a questa limitazione, i campioni devono essere fotografati da più angolazioni e le immagini devono essere combinate in un modello tridimensionale. Ciò richiede la rotazione dell'oggetto in esame. Il nuovo metodo permette di farlo in modo eccezionalmente delicato.
Rotazione senza contatto fisico
Il team di ricerca guidato dal professor Moritz Kreysing e dal dottor Fan Nan dell'Istituto di sistemi biologici e chimici del KIT utilizza un laser per riscaldare localmente il liquido in cui è sospeso il campione. In questo modo si creano sottili flussi di fluido che possono essere utilizzati per spostare con precisione oggetti microscopici liberamente fluttuanti, senza bisogno di microstrumenti meccanici come minuscole pipette, aghi o pinze. "Non manipoliamo direttamente il campione", spiega Nan. "Invece, controlliamo il movimento del liquido circostante in modo che l'oggetto si allinei".
I flussi guidati dal laser sono noti da tempo, ma in precedenza consentivano solo il movimento all'interno di un singolo piano. Ora è possibile anche una rotazione controllata nello spazio tridimensionale: scansionando rapidamente il laser, i ricercatori generano un flusso a spirale che fa ruotare delicatamente gli oggetti, come una barchetta di carta che gira da sola in un piccolo vortice.
Vantaggi per la medicina e la tecnologia
Il controllo tridimensionale consente di catturare più efficacemente le strutture cellulari da diverse prospettive. "Quando i campioni possono essere allineati con maggiore precisione, si vedono più dettagli", afferma Kreysing. "Questo è un prerequisito fondamentale per comprendere meglio le strutture e i processi biologici". A lungo termine, secondo Kreysing, il metodo potrebbe diventare importante anche per la micromanipolazione senza contatto, la robotica microscopica o la produzione di alta precisione alle scale più piccole.
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Pubblicazione originale
Fan Nan, Weida Liao, Adrián Puerta, Josephine Spiegelberg, Elena Erben, Ralf Mikut, Stephan Allgeier, Martin Wegener, Eric Lauga, Moritz Kreysing; "Helical opto-thermoviscous flows drive out-of-plane rotation and particle spinning in a highly viscous micro-environment"; Light: Science & Applications, Volume 15, 2026-5-11
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