O "Grande Microscópio Unificado" pode ver estruturas em micro e nanoescala
Os investigadores unificam duas técnicas convencionais que, até à data, têm sido utilizadas para efetuar observações à micro ou à nanoescala
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Os investigadores Kohki Horie, Keiichiro Toda, Takuma Nakamura e Takuro Ideguchi, da Universidade de Tóquio, construíram um microscópio capaz de detetar um sinal numa gama de intensidade catorze vezes superior à dos microscópios convencionais. Além disso, as observações são feitas sem rótulos, ou seja, sem a utilização de corantes adicionais. Isto significa que o método é suave para as células e adequado para observações a longo prazo, com potencial para aplicações de teste e controlo de qualidade nas indústrias farmacêutica e biotecnológica. Os resultados foram publicados na revista Nature Communications.
Ilustração concetual do microscópio de dispersão quantitativa bidirecional, que detecta tanto a luz dispersa para a frente como para trás das células. Esta deteção dupla permite a visualização de estruturas que vão desde a morfologia de células inteiras até partículas em nanoescala.
Horie et al 2025
Os microscópios têm desempenhado um papel fundamental no desenvolvimento da ciência desde o século XVI. No entanto, o progresso tem exigido não só equipamentos e análises mais sensíveis e exactos, mas também mais especializados. Por conseguinte, as técnicas modernas e de vanguarda tiveram de se confrontar com compromissos. A microscopia de fase quantitativa (QPM) utiliza a luz dispersa para a frente e pode detetar estruturas à microescala (neste estudo, mais de 100 nanómetros), mas não mais pequenas. Por conseguinte, esta técnica tem sido utilizada principalmente para tirar fotografias estáticas de estruturas celulares relativamente complexas. A microscopia de dispersão interferométrica (iSCAT), por outro lado, explora a luz retrodispersa e pode detetar estruturas tão pequenas como proteínas individuais. Como tal, pode ser utilizada para "seguir" partículas individuais, permitindo uma visão das alterações dinâmicas no interior da célula, mas não pode fornecer a visão global que a QPM pode fornecer.
"Gostaria de compreender os processos dinâmicos no interior das células vivas utilizando métodos não invasivos", afirma Horie, um dos primeiros autores.
Assim, a equipa de investigação propôs-se investigar se a medição simultânea de ambas as direcções da luz poderia ultrapassar a desvantagem e revelar uma vasta gama de tamanhos e movimentos a partir da mesma imagem. Para testar a ideia e confirmar que o seu microscópio recém-construído estava a funcionar como esperado, os investigadores começaram a observar o que acontecia durante a morte celular. Registaram uma imagem que codificava a informação da luz que viajava para a frente e para trás.
"O nosso maior desafio", explica Toda, outro dos primeiros autores, "foi separar claramente dois tipos de sinais de uma única imagem, mantendo o ruído baixo e evitando a mistura entre eles".
Como resultado, conseguiram quantificar não só o movimento das estruturas celulares (micro) mas também o de partículas minúsculas (nano). Além disso, ao comparar a luz espalhada para a frente e para trás, puderam também estimar o tamanho e o índice de refração de cada partícula, uma propriedade que descreve a quantidade de luz que se curva ou se dispersa ao passar através das partículas.
"Tencionamos estudar partículas ainda mais pequenas", diz Toda, já a pensar em investigação futura, "tais como exossomas e vírus, e estimar o seu tamanho e índice de refração em diferentes amostras. Também queremos revelar como as células vivas se movem em direção à morte, controlando o seu estado e verificando os nossos resultados com outras técnicas".
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Publicação original
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