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Prime immagini 3D di una cella vivente

Una nuova tecnica di rappresentazione sviluppata al MIT ha permesso che gli scienziati creassero le prime immagini 3D di una cella vivente, facendo uso di un metodo simile all'uso di medici di scansioni di CT dei raggi x vedere dentro l'organismo.

La tecnica, descritta in un documento pubblicato nell'edizione online del 12 agosto dei metodi della natura, potrebbe essere usata per produrre le immagini più dettagliate eppure di che cosa accende dentro una cella vivente senza la guida degli indicatori fluorescenti o di altri agenti esternamente aggiunti di contrasto, ha detto Michael Feld, Direttore del laboratorio del George R. Harrison la Spectroscopy del MIT e un professore di fisica.

“Compire questo è stata il mio sogno e uno scopo del nostro laboratorio, per parecchi anni,„ ha detto Feld, autore senior del documento. “Per la prima volta le attività funzionali delle celle viventi possono essere studiate nel loro stato indigeno.„

Facendo uso di nuova tecnica, il suo gruppo ha creato le immagini tridimensionali delle cellule tumorali cervicali, mostranti le strutture della cellula interne. Hanno egualmente i elegans imaged del C., un piccolo verme come pure parecchi altri tipi delle cellule.

I ricercatori hanno basato la loro tecnica sullo stesso concetto usato per creare le immagini tridimensionali di CT (tomografia computerizzata) del corpo umano, che permettono che medici diagnostichino e trattino le condizioni mediche. Le immagini di CT sono generate combinando una serie di immagini bidimensionali dei raggi x catturate come la sorgente dei raggi x gira intorno all'oggetto.

“Potete ricostruire una rappresentazione 3D di un oggetto dalle immagini multiple catturate dalle direzioni multiple,„ ha detto Wonshik Choi, autore principale del documento e di un socio postdottorale del laboratorio della spettroscopia.

Le celle non assorbono molto indicatore luminoso visibile, in modo dai ricercatori invece hanno creato le loro immagini approfittando dei beni conosciuti come l'indice di rifrazione. Ogni materiale ha un indice di rifrazione ben definito, che è una misura di cui la velocità della luce è diminuita mentre attraversa il materiale. Più alto l'indice analitico, più lentamente l'indicatore luminoso viaggia.

I ricercatori hanno reso le loro misure facendo uso di una tecnica note come interferometria, in cui un'onda leggera che passa attraverso una cella è paragonata ad un'onda di riferimento che non attraversa. Una 2D immagine che contiene le informazioni sull'indice di rifrazione è ottenuta così.

Per creare un'immagine 3D, i ricercatori hanno combinato 100 immagini bidimensionali catturate dagli angoli differenti. Le immagini risultanti sono essenzialmente mappe 3D dell'indice di rifrazione degli organelli delle cellule. Il processo completo ha richiesto circa 10 secondi, ma i ricercatori recentemente hanno ridotto questo volta a 0,1 secondi.

L'immagine del gruppo di una cellula tumorale cervicale rivela il nucleo delle cellule, il nucleolo ed una serie di più piccoli organelli nel citoplasma. I ricercatori sono corrente nel corso meglio della caratterizzazione dei questi organelli combinando la tecnica con la microscopia di fluorescenza ed altre tecniche.

“Un vantaggio chiave di nuova tecnica è che può essere usato per studiare le celle in tensione senza alcun preparato,„ ha detto Kamran Badizadegan, ricercatore principale nel laboratorio della spettroscopia e nell'assistente universitario di patologia alla facoltà di medicina di Harvard ed uno degli autori del documento. Con essenzialmente tutte le altre tecniche di rappresentazione 3D, i campioni devono essere fissati con i prodotti chimici, essere congelati, macchiati con le tinture, essere metallizzati o essere elaborati altrimenti per fornire informazioni strutturali dettagliate.

“Quando fissate le celle, non potete esaminare i loro movimenti e quando aggiungete gli agenti che esterni di contrasto potete mai non essere sicuro che non avete interferito in qualche modo con la funzione cellulare normale,„ avete detto Badizadegan.

La risoluzione corrente di nuova tecnica è circa 500 nanometri, o billionths di un metro, ma il gruppo sta lavorando a migliorare la risoluzione. “Siamo sicuri che possiamo raggiungere 150 nanometri e forse più di alta risoluzione è possibile,„ Feld ha detto. “Invitare questa nuova tecnica per servire da complemento a microscopia elettronica, che ha una risoluzione di circa 10 nanometri.„