Un nuevo microscopio puede tomar imágenes en 3D de células en acción en un entorno natural

El nuevo microscopio es lo que se denomina un microscopio multifocal, que proporciona imágenes nítidas, etiquetadas en diferentes capas, donde se pueden estudiar las células desde todos los ángulos. Crédito: UiT

Para observar células vivas a través de un microscopio, generalmente se presiona una muestra sobre un portaobjetos de vidrio. Entonces simplemente se queda allí en silencio y las células son visibles. La desventaja es que esto limita el comportamiento de las celdas y solo produce imágenes 2D.


Investigadores de UiT, la Universidad Ártica de Noruega y el Hospital Universitario del Norte de Noruega (UNN), ahora han desarrollado lo que denominan la próxima generación. microscopio. La nueva tecnología puede tomar fotografías de especímenes mucho más grandes que antes, mientras viven y trabajan en un entorno más natural.

Gran desarrollo

Esta tecnología proporciona imágenes en 3D donde los investigadores pueden estudiar los detalles más pequeños desde muchos ángulos, de forma clara y visual, categorizados en diferentes capas y todas las capas enfocadas.

Los microscopios 3D existen, pero son lentos y dan malos resultados. El tipo más común funciona grabando píxel tras píxel en una cadena, que luego se compila en una imagen 3D. Esto lleva tiempo y, a menudo, no pueden manejar más de 1 a 5 disparos por minuto. No es muy práctico si vas a fotografiar algo que se mueve.

«Con nuestra tecnología podemos gestionar unos 100 fotogramas completos por segundo. Creemos que es posible aumentar este número. Esto es exactamente lo que hemos demostrado con nuestro prototipo», dice Florian Struhl, investigador de la UiT.

El nuevo microscopio es lo que se denomina un microscopio multifocal, que proporciona imágenes nítidas, etiquetadas en diferentes capas, donde se pueden estudiar las células desde todos los ángulos.

«Es un gran problema. El hecho de que lográramos obtener todo esto de una sola vez es un gran avance», dice Strohl.

Puedes ver detrás de las cosas

Strohl explica que no estamos hablando de 3D como la mayoría de nosotros lo conocemos. Mientras que en el 3D tradicional podrás percibir algún tipo de profundidad, con la nueva tecnología también podrás ver detrás de las cosas.

Ströhl usa un ejemplo en el que ves una escena de bosque en 3D en un cine.

«En una imagen 3D normal, puedes ver que el bosque tiene profundidad y que algunas hojas y árboles están más cerca que otros. Con la misma tecnología utilizada en el nuevo microscopio 3D, también puedes ver al tigre escondido detrás de los arbustos». dice Strohl capas de forma independiente.

Ahora no usas un microscopio para buscar tigres en la jungla, pero para los investigadores esta puede ser una herramienta importante cuando buscan respuestas en el más mínimo detalle.

El estudio de las células del corazón – mientras laten

Ströhl ha colaborado con investigadores y médicos del Hospital Universitario del Norte de Noruega (UNN) en el desarrollo de esta tecnología.

Entre otras cosas, están trabajando para comprender y desarrollar mejores métodos de tratamiento para diversas enfermedades cardíacas.

Estudiar el corazón humano vivo es un desafío, no solo por razones técnicas, sino también por razones éticas. Por lo tanto, los investigadores utilizaron células madre que se manipulan para que imiten células del corazón. De esta forma, pueden hacer crecer tejido orgánico que se comporta como si estuviera en una bobina. Corazón humanoY pueden estudiar y probar ese tejido para entender más sobre lo que está pasando.

Este tejido se asemeja a un pequeño bulto de carne viva, de aproximadamente 1 cm de tamaño. Esto hace que el caso de prueba sea muy difícil, ya que las células del corazón están latiendo y moviéndose constantemente a lo largo de él, porque la muestra es demasiado grande para ser estudiada con microscopios convencionales. El nuevo microscopio maneja esto bastante bien.

«Tienes la masa de esta carne bombeada en un tazón, del cual quieres tomar imágenes microscópicas. Quieres verla en las partes más pequeñas de esto, y quieres una resolución muy, muy alta. Lo logramos con el nuevo microscopio «, dice Strohl.

división de fórmula 1

Kenneth Puetz-Larsen dirige un gran laboratorio con microscopios avanzados que utilizan todos los grupos de investigación de la Facultad de Salud de la UiT. Ha probado este nuevo microscopio y es optimista.

«El concepto es genial, el microscopio que construyeron hace cosas que los sistemas comerciales no hacen», explica Larsen. El laboratorio que dirige utiliza principalmente microscopios comerciales de proveedores como Zeiss, Nikon, etc.

«Luego también colaboramos con grupos de investigación como el representado por Florian Struhl. Construyen microscopios y prueban conceptos ópticos, y son similares al departamento de microscopía de Fórmula 1», dice Larsen. Y Larsen tiene tanta fe en el nuevo microscopio que ha creado Strohl.

Los microscopios comerciales deben poder utilizarse para todos los tipos de muestras posibles, mientras que el microscopio desarrollado por Ströhl está más diseñado para una tarea específica.

«Es muy sensible a la luz y puede obtener imágenes de la muestra en diferentes puntos de enfoque. Puede atravesar la muestra y puede ver tanto la parte alta como la baja. Y sucede tan rápido que se puede ver prácticamente en tiempo real. Es un microscopio muy rápido», dice Larsen.

Las pruebas hasta ahora muestran que esto funciona bien, según Larsen, y él cree que este tipo de microscopio eventualmente podría usarse en todo tipo de muestras en las que observa organismos que se mueven.

También ve otra ventaja de la velocidad de este microscopio.

«Las luces brillantes no son suaves con las células. Debido a que este microscopio es tan rápido, expone las células a una iluminación mucho más corta y, por lo tanto, es mucho más suave», explica.

La tecnología está patentada

El prototipo del microscopio está en marcha. Los investigadores están trabajando actualmente en la creación de una versión mejorada que sea más fácil de usar, para que más personas puedan operar y usar el microscopio.

Los investigadores también solicitaron una patente y también están buscando socios industriales que desarrollen esto en un microscopio que estará disponible para la venta.

Mientras tanto, el prototipo se pondrá a disposición de los socios locales que puedan beneficiarse de la nueva tecnología.

«También se lo mostraremos a otros en Noruega, si han solicitado muestras concretas que quieran examinar», dice Strohl.

Investigación publicada en óptica.

más información:
Florian Ströhl et al, Microscopía multifocal con segmentación óptica y alta resolución axial, óptica (2022). DOI: 10.1364/OPTICA.468583

Proporcionado por UiT La Universidad Ártica de Noruega

La frase: Nuevo microscopio puede tomar imágenes en 3D de células en acción en un entorno natural (22 de noviembre de 2022) Consultado el 22 de noviembre de 2022 en https://phys.org/news/2022-11-microscope-3d-images-cells-natural . lenguaje de programación

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