Nueva técnica de microscopía se acerca a su uso en diagnósticos clínicos

Los científicos exploran continuamente nuevas vías para utilizar tecnologías de imágenes para obtener información sobre la salud humana. Un método de imagen pionero llamado microscopía Brillouin permite el mapeo de la rigidez de las células y los tejidos, a menudo relacionado con los primeros síntomas de enfermedades como el cáncer y la enfermedad de Alzheimer. Este método es distinto de las modalidades de imagen convencionales, como la microscopía de fluorescencia confocal, ya que permite la adquisición sin etiquetas y sin contacto de información mecánica clave, como la viscosidad y la rigidez de las muestras biológicas. Ahora, los investigadores se esfuerzan por refinar la microscopía de Brillouin, que puede responder muchas preguntas importantes en biofísica y mecanobiología.

La microscopía de Brillouin, un método de imagen óptica originado en la dispersión de luz de Brillouin (BLS), fue introducido por primera vez por el físico francés Léon Brillouin en 1922. Cuando la luz interactúa con una sustancia, las fluctuaciones térmicas o las vibraciones moleculares dentro del material hacen que la luz se disperse, lo que resulta en la BLS. Estas vibraciones pueden verse influenciadas por varios factores, como la compresión, el contenido de agua, el calor o la rigidez del material. Entre estos factores, la rigidez es increíblemente valiosa para la aplicación diagnóstica de la microscopía Brillouin. Los cambios en la rigidez celular, a menudo relacionados con la progresión de enfermedades como la metástasis del cáncer, son difíciles de medir, ya que las células son microscópicas y están situadas en tejidos muy delicados.

En enfoques convencionales, las células preparadas se miden en una placa de Petri u otros sustratos rígidos. Sin embargo, la microscopía de Brillouin se basa únicamente en un rayo láser para investigar las propiedades mecánicas, lo que permite la medición cuando las células están en sus condiciones fisiológicas. Como no se requiere interacción física, la tecnología Brillouin es menos invasiva y más conveniente. La tecnología es importante para comprender el desarrollo del tejido embrionario, en particular para comprender mejor las enfermedades y los trastornos relacionados con el nacimiento.

Investigadores de la Universidad Estatal de Wayne (Detroit, MI, EUA) examinaron el uso de la microscopía Brillouin de barrido de línea dual (dLSBM) para superar dos limitaciones importantes: la velocidad de adquisición y las dosis de irradiación, que limitan su uso generalizado en biomedicina. La aplicación de dLSBM alcanzó velocidades 50 a 100 veces más rápidas que su contraparte, con una reducción de 80 veces los niveles de irradiación de luz para el mapeo mecánico 2D y 3D.

“Con esta innovación, podemos adquirir una imagen mecánica de grupos de células en unos pocos minutos”, dijo Jitao Zhang, profesor asistente de ingeniería biomédica (BME) en la Universidad Estatal de Wayne. "Esta velocidad de adquisición mejorada es importante porque nos permite investigar los detalles de los comportamientos de las células casi en tiempo real".

“Debido a la estructura 3D de un embrión, las técnicas tradicionales basadas en contacto enfrentan grandes desafíos para la medición in vivo”, agregó Zhang. “Dado que la microscopía de Brillouin funciona sin contacto, a veces se convierte en la única opción disponible”.

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Universidad Estatal de Wayne