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Primeiras imagens 3D de uma pilha viva

Uma técnica de imagem lactente nova desenvolvida no MIT permitiu que os cientistas criem as primeiras imagens 3D de uma pilha viva, usando um método similar ao uso dos doutores das varreduras do CT do raio X considerar dentro do corpo.

A técnica, descrita em um papel publicado na edição em linha do 12 de agosto de métodos da natureza, poderia ser usada para produzir as imagens as mais detalhadas contudo do que vai sobre dentro de uma pilha viva sem a ajuda de marcadores fluorescentes ou de outros agentes externamente adicionados do contraste, disse Michael Feld, director do laboratório do George R. Harrison Espectroscopia do MIT e um professor da física.

“Realizar isto foi meu sonho, e um objetivo de nosso laboratório, por diversos anos,” disse Feld, autor superior do papel. “Pela primeira vez as actividades funcionais de pilhas vivas podem ser estudadas em seu estado nativo.”

Usando a técnica nova, sua equipe criou as imagens tridimensionais de pilhas de cancro do colo do útero, mostrando estruturas de pilha internas. Têm igualmente elegans imaged do C., um sem-fim pequeno, assim como diversos outros tipos da pilha.

Os pesquisadores basearam sua técnica no mesmo conceito usado para criar as imagens tridimensionais do CT (tomografia computorizada) do corpo humano, que permitem que os doutores diagnostiquem e tratem problemas médicos. As imagens do CT são geradas combinando uma série de imagens bidimensionais do raio X tomadas como a fonte do raio X giram em torno do objeto.

“Você pode reconstruir uma representação 3D de um objeto das imagens múltiplas tomadas dos sentidos múltiplos,” disse Wonshik Choi, autor principal do papel e de um associado pos-doctoral do laboratório da espectroscopia.

As pilhas não absorvem muita luz visível, assim que os pesquisadores criaram pelo contrário suas imagens aproveitando-se uma propriedade conhecida como o R.I. Cada material tem um R.I. bem definido, que seja uma medida de quanto a velocidade da luz é reduzida enquanto passa através do material. Mais alto o deslocamento predeterminado, mais lentamente a luz viaja.

Os pesquisadores fizeram suas medidas usando uma técnica conhecidas como a interferometria, em que uma onda clara que passa através de uma pilha é comparada com uma onda de referência que não passe com ela. Uma 2D imagem que contem a informação sobre o R.I. é obtida assim.

Para criar uma imagem 3D, os pesquisadores combinaram 100 imagens bidimensionais tomadas dos ângulos diferentes. As imagens resultantes são essencialmente os mapas 3D do R.I. dos organelles da pilha. O todo o processo tomou aproximadamente 10 segundos, mas os pesquisadores reduziram recentemente esta vez a 0,1 segundos.

A imagem da equipe de uma pilha de cancro do colo do útero revela o núcleo de pilha, o nucléolo e um número de organelles menores no citoplasma. Os pesquisadores são actualmente em processo melhor de caracterizar estes organelles combinando a técnica com a microscopia de fluorescência e as outras técnicas.

“Uma vantagem chave da técnica nova é que pode ser usada para estudar pilhas vivas sem nenhuma preparação,” disse Kamran Badizadegan, cientista principal da pesquisa no laboratório da espectroscopia e no professor adjunto da patologia na Faculdade de Medicina de Harvard, e um dos autores do papel. Com essencialmente todas técnicas de imagem lactente 3D restantes, as amostras devem ser fixadas com produtos químicos, ser congeladas, manchado com tinturas, ser metalizados ou de outra maneira processado para fornecer informação estrutural detalhada.

“Quando você fixa as pilhas, você não pode olhar seus movimentos, e quando você adicionar agentes que externos do contraste você pode nunca ser certo que você não interferiu de algum modo com a função celular normal,” disse Badizadegan.

A definição actual da técnica nova é aproximadamente 500 nanômetros, ou billionths de um medidor, mas a equipe está trabalhando em melhorar a definição. “Nós estamos seguros que nós podemos alcançar 150 nanômetros, e talvez mais de alta resolução é possível,” Feld disse. “Nós esperamos esta técnica nova servir como um complemento à microscopia de elétron, que tem uma definição de aproximadamente 10 nanômetros.”