Microscópio óptico visualiza moléculas individuais em tempo real

Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/02/2007

O novo microscópio óptico é várias vezes mais sensível e potente do que os atuais, permitindo que agora se visualize diretamente uma única molécula de DNA, RNA ou qualquer outra pequena molécula biológica.
[Imagem: Purdue University]

Enxergando moléculas biológicas

Cientistas da Universidade Purdue, nos Estados Unidos, desenvolveram um novo microscópio óptico várias vezes mais sensível e potente do que os atuais, permitindo que agora se visualize uma única molécula de DNA, RNA ou qualquer outra pequena molécula biológica.

Microscópios eletrônicos, que utilizam um feixe de elétrons, em vez da luz, para detectar e gerar uma imagem de uma amostra, podem alcançar resoluções muito maiores do que as alcançadas pelos microscópios ópticos - na faixa de décimos de nanômetro.

Entretanto, eles não são bons para se visualizar materiais biológicos, dotados de estruturas flexíveis e versáteis e com uma densidade de elétrons muito baixa.

Resolução dos microscópios

Agora, com o novo microscópio, os cientistas podem visualizar diretamente moléculas ativas desempenhando suas funções em tempo real, inclusive detectando o movimento dessas moléculas e contando sua quantidade, mesmo que essas moléculas tenham apenas alguns décimos de nanômetro.

"Os microscópios comercialmente disponíveis não são sensíveis o suficiente para distinguir moléculas individuais nessa escala," diz o Dr. Peixuan Guo, criador do novo microscópio - ou sistema de imageamento, como ele diz.

Os microscópios ópticos comerciais têm resoluções na faixa dos 200 nanômetros. Isso significa que quaisquer dois objetos que tenham entre si um espaçamento menor do que 200 nanômetros vão aparecer borrados, como se fossem um objeto único - em termos de microscópios de ponta, ainda não comercializados, veja Microscópio óptico vence a barreira do comprimento de onda da luz visível.

Biomotor

"Muitas das moléculas envolvidas nos processos celulares do corpo humano são muito menores do que esse limite de difração de 200 nanômetros," diz Guo. "Por exemplo, o motor phi29 tem aproximadamente 20 nanômetros de tamanho e uma tira de DNA tem apenas 2 nanômetros de largura."

O phi29 a que o Dr. Guo se refere é um vírus que possui um motor molecular e tem sido alvo de um intenso debate entre os cientistas que já dura sete anos. Esse minúsculo motor biológico tem aplicações potenciais em nanotecnologia e nanomedicina, incluindo o diagnóstico e tratamento de doenças como o câncer, a AIDS e a gripe.

Mas os cientistas das áreas de virologia e nanomedicina não se entendiam sobre o formato e a estrutura do phi29, principalmente quanto ao número de moléculas de pRNA contidas no biomotor. É o número dessas moléculas que determina o formato do biomotor. Saber exatamente como ele é, é fundamental para se entender com precisão como ele funciona.

O novo microscópio do Dr. Guo concluiu definitivamente que o phi29 contém seis moléculas pRNA.

Prisma de quartzo

O nome microscópio óptico foi batizado de sistema de imageamento SMDV-TIRF, uma sigla para Visualização Dual de Moléculas Individuais-Reflexão Total Interna de Fluorescência.

A maior sensibilidade foi conseguida com o uso de uma nova montagem do combinador de laser para controlar a liberação de um ou mais feixes de raios laser como fontes de luz e disparar diretamente essa luz através de fibras ópticas até o detector.

Outras modificações do sistema TIRF original, como um melhor sistema de refrigeração e a colocação do prisma de quartzo no topo da câmara, minimizam o ruído de fundo e o vazamento de luz que pode confundir o detector.

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