Microscópio revela as menores estruturas da vida

Redação do Site Inovação Tecnológica - 12/08/2024

Representação do detector altamente sensível que faz parte do novo microscópio de fluorescência. Na verdade é um conjunto de 23 detectores conjugados, o que permitiu dobrar a resolução.
[Imagem: Alexey Chizhik/Gottingen University]

Vendo fundo na vida

Quando se trata de observar materiais inertes ou inorgânicos, os microscópios vêm melhorando muito nos últimos anos, já permitindo alcançar resoluções de nível atômico - isso inclui desde microscópios eletrônicos com resolução recorde até técnicas alternativas de microscopia sem lentes.

Quando se trata de observar amostras biológicas, contudo, a dificuldade é muito maior, porque a técnica de observação não pode interferir com a própria amostra - mesmo luz em excesso pode destruir uma célula, por exemplo.

Niels Radmacher e colegas da Universidade de Gottingen, na Alemanha, conseguiram agora um avanço inédito no campo da microscopia biológica ao alcançar a capacidade de ver detalhes de apenas 5 nanômetros dentro de uma célula viva. Isso equivale aproximadamente a pegar um fio de um cabelo de dividi-lo em 10.000 fios - o novo microscópio conseguirá enxergar cada um desses fios.

Muitas estruturas nas células vivas são tão pequenas que os microscópios convencionais só conseguem produzir imagens fragmentadas - a resolução típica desses microscópios começa em cerca de 200 nanômetros. No entanto, as células humanas, por exemplo, têm estruturas de tubos finos que medem sete nanômetros ou menos; já as sinapses, outro elemento de grande interesse científico, que representam a distância entre duas células nervosas, medem de 10 a 50 nanômetros. Assim, é preciso dispor de microscópios capazes de enxergar detalhes abaixo dessas dimensões para que essas estruturas sejam vistas.

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Esquema de funcionamento do novo microscópio.
[Imagem: Niels Radmacher et al. - 10.1038/s41566-024-01481-4]

Microscópio de fluorescência

A equipe trabalhou com um sistema de ampliação conhecido como microscopia de fluorescência, uma técnica na qual moléculas fluorescentes são inseridas na amostra. Quando essas moléculas são ativadas e desativadas por um feixe de luz, o microscópio detecta suas posições individuais com muita precisão. Toda a estrutura da amostra pode então ser modelada a partir das posições dessas moléculas. Os instrumentos atuais atingem resoluções de cerca de 10 a 20 nanômetros.

Radmacher conseguiu agora mais do que duplicar esta resolução, visualizando detalhes de 5 nanômetros, com a ajuda de um detector altamente sensível e com uma nova técnica de análise de dados. Isto significa que mesmo os mais ínfimos detalhes da organização das proteínas na área de ligação entre duas células nervosas agora poderão ser revelados com muita precisão.

"Esta nova tecnologia é um marco no campo da microscopia de alta resolução. Ela não só oferece resoluções na faixa de nanômetros de um dígito, mas também é particularmente econômica e fácil de usar em comparação a outros métodos," disse o professor Jorg Enderlein.

A equipe também desenvolveu um pacote de software de código aberto para o processamento dos dados coletados pelo microscópio. Isso significa que este avanço na microscopia está disponível para toda a comunidade científica.

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