O som da luz: tecnologia de imageamento rompe limites da microscopia

Redação do Site Inovação Tecnológica - 10/07/2009

Light and ultrasound can be used to visualize the red fluorescent spinal column of a live fishNULL-spectral opto-acoustic tomography or MSOT allows the investigation of subcellular processes in live organisms
[Imagem: Helmholtz Zentrum München/TU München]

Pesquisadores alemães desenvolveram uma técnica que combina luz e ultrassom para visualizar proteínas fluorescentes incorporadas no interior de tecidos vivos, em animais vivos, a vários centímetros de profundidade.

O feito é inédito e inaugura uma nova era na microscopia óptica, sobretudo nas aplicações biomédicas e nas pesquisas celulares e genômicas.

Imagens de fluorescência

Até agora, mesmo tecnologias em escala de laboratório eram incapazes de produzir imagens de fluorescência em alta resolução devido à grande dispersão da luz no interior dos tecidos.

Esses exames são largamente utilizados nos estudos das funções celulares e nas avaliações para verificar se um tecido está saudável ou doente, mas são limitados a profundidades de no máximo um milímetro. Em tecidos mais espessos, a luz se difunde tão fortemente que todos os detalhes úteis são perdidos, gerando uma imagem totalmente borrada.

Tornando a luz audível

A nova técnica consiste em literalmente tornar a luz audível. O professor Vasilis Ntziachristos e seus colegas da Universidade de Munique, na Alemanha, iluminaram um peixe a partir de múltiplos ângulos usando flashes de laser com um comprimento de onda que é absorvido pelos pigmentos fluorescentes previamente injetados no animal.

Os pigmentos fluorescentes absorvem a luz, um processo que eleva ligeiramente a temperatura local, gerando expansões volumétricas do tecido quase imperceptíveis. Isso ocorre muito rapidamente, criando pequenas ondas de choque, mais especificamente, ondas de ultrassom, que podem ser captadas com um microfone muito sensível.

O grande feito dos pesquisadores, contudo, está no algoritmo desenvolvido para analisar os padrões acústicos resultantes. Um programa de computador usa as fórmulas matemáticas incorporadas no algoritmo para interpretar as distorções causadas pelas escamas, ossos e pelos órgãos internos do peixe, gerando uma imagem tridimensional do interior do animal.

Tomografia optoacústica multiespectral

A técnica, que foi batizada de MSOT - Multi-Spectral Opto-acoustic Tomography: tomografia optoacústica multiespectral - produz uma imagem com resolução superior a 40 micrômetros, cobrindo mais de 0,6 centímetro de profundidade. No caso do pequeno peixe, isso foi suficiente para gerar uma imagem 3-D de todo o interior do seu corpo.

Melhor de tudo, o pequeno peixe que serviu de cobaia estava apenas sedado, e acordou da experiência inteiramente saudável, demonstrando que a técnica futuramente poderá ser utilizada em humanos, facilitando o exame de artérias e veias e acompanhando o desenvolvimento de tumores.

Fim do sacrifício dos animais de laboratório

O estudo da evolução e do desenvolvimento das doenças tem exigido o sacrifício de milhões de animais anualmente. Técnicas como esta nova tomografia apontam para a possibilidade de tornar esses testes obsoletos e desnecessários. Os animais poderão continuar sendo usados como modelos, mas não precisarão ser sacrificados.

"Pela primeira vez, os biólogos serão capazes de acompanhar opticamente o desenvolvimento de órgãos, as funções celulares e a expressão genética até vários centímetros de profundidade nos tecidos. Isto abre as portas para um universo totalmente novo de pesquisas." diz o Dr. Daniel Razansky, que também participou da pesquisa.

O desenvolvimento de novos medicamentos também terá muito a ganhar, uma vez que os efeitos moleculares dos fármacos poderão ser observados nos mesmos animais a longo prazo, durante toda a sua vida.

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