sistema cria imagens em 3D de moléculas em nível nanoscópico, permitindo diagnósticos muito mais precisos
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Pesquisadores em engenharia médica da McCormick School of Engineering, da Northwestern University (Illinois, Estados Unidos), criaram uma nova tecnologia de análises moleculares. Ela gera imagens em 3D das células em um nível nanoscópico e é conhecida como Symmetrically Dispersed Spectroscopic Single-Molecule Localization Microscopy (SDsSMLM) — ou microscopia de localização de molécula única espectroscópica simetricamente dispersa, em tradução livre.
Embora o nome da nova tecnologia seja complicado, entender seus avanços é mais simples: com novos espelhos e técnicas de processamento de imagem, os cientistas conseguem criar imagens em 3D com aumento de 42% na precisão espacial e 10% na precisão espectral.
Os engenheiros médicos Cheng Sun e Hao Zhang, que assinam o estudo em conjunto, acreditam que sua criação pode promover avanços importantes na biologia celular e permitir diagnósticos muito mais precisos. Com a SDsSMLM será possível entender interações biomoleculares complexas e diagnosticar possíveis enfermidades em cada molécula, bem como perceber suas reações com o ambiente.
A gama de aplicações da tecnologia é bastante variada, mas a nota da Northwestern University destaca a possibilidade de entender como certas células cancerígenas funcionam em seus ambientes. Outro exemplo citado pelos pesquisadores é compreender como as moléculas do organismo são afetadas por doenças como retinopatia diabética, uma complicação da diabetes que afeta os olhos.
Para entender como o SDsSMLM funciona, é necessário dar um passo para trás e observar que ele é um avanço de outro sistema criado pelos pesquisadores da Northwestern University, o sSMLM. Esse já era bastante revolucionário por si só, uma vez que foi um dos primeiros sistemas que permitiram análises em 3D com boa resolução, em nível molecular, utilizando espelhos em vez de lentes. Antes do trabalho de Sun e Zhang, era possível chegar a esse detalhamento com apenas duas dimensões.
Mesmo assim, os cientistas não estavam satisfeitos. O problema é que os espelhos criados por eles dividiam um número limitado de fótons — as partículas atômicas que transmitem a luz eletromagnética — em dois canais separados, para retornar as informações espaciais e espectroscópicas das células.
Na nova abordagem, são criadas duas imagens simétricas que se completam, permitindo que todos os fótons sejam utilizados em ambos os canais. “Como resultado, nós melhoramos significativamente a resolução espacial e a precisão de espectro, ao compararmos com técnicas sSMLM existentes”, explica Zhang, em nota divulgada pela Northwestern University.
“Com resolução espacial e precisão de espectro melhores, o sistema encontrará aplicações mais amplas na geração de imagens multimoleculares de células e rastreamento em 3D de nanopartículas individuais, em investigações biológicas e químicas”, acrescenta.
Embora se trate de uma tecnologia bastante avançada, Sun e Zhang desejam que o SDsSMLM possa ser usado por outros pesquisadores em breve. A nota da Northwestern University destaca que o conjunto de espelhos do sistema é compacto e pode ser integrado a sistemas de microscópio de fluorescência já existentes. “Nosso design é independente e pode ser instalado na maioria dos sistemas de microscópios. Esperamos que outros pesquisadores aproveitem o que criamos”, afirma Zhang.
Para auxiliar na adoção da nova tecnologia, os pesquisadores disponibilizaram o código-fonte do plug-in de processamento de imagens utilizado nas experiências. O programa, batizado de RainbowSTORM, pode ser acessado pela plataforma de desenvolvimento GitHub com uma série de recomendações para sua aplicação.
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Fontes: Northwestern University e Science Daily.
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