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# Biologia # Biofísica

OPM: O Futuro da Microscopia

Técnica de imagem revolucionária revela detalhes celulares sem causar danos.

Trung Duc Nguyen, Amir Rahmani, Aleks Ponjavic, Alfred Millett-Sikking, Reto Fiolka

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O Próximo Passo da O Próximo Passo da Microscopia imagem celular. Nova técnica de OPM revoluciona a
Índice

Quando o assunto é imaginar estruturas minúsculas dentro de células vivas, os pesquisadores geralmente se enroscam um pouco. Eles precisam ver o que tá rolando sem causar muito dano. É aí que a Microscopia de Plano Obliquo (OPM) entra em cena-pensa nela como a super-heroína dos microscópios. Ela é rápida, delicada e perfeita pra observar as coisinhas pequenas em ação ao longo do tempo. A OPM é uma variante de uma técnica chamada microscopia de fluorescência com folha de luz (LSFM), que recentemente fez sucesso no mundo da ciência.

Como a OPM Funciona

A OPM usa uma configuração esperta pra iluminar uma folha de luz em um ângulo no amostra que tá sendo estudada. Essa luz angular ajuda a criar imagens de alta qualidade enquanto mantém o dano no mínimo. Ela usa uma única lente objetiva que tanto emite a luz quanto capta a fluorescência da amostra. Isso significa que se a lente desvia-como quando seu olho escorrega da tela da TV durante um filme- a folha de luz e a detecção continuam perfeitamente sincronizadas. Essa manha faz a OPM funcionar melhor em situações desafiadoras onde as coisas podem ficar meio tremidas.

O Problema do Desvio

Em qualquer sistema de imagem, desvio refere-se ao movimento indesejado da lente ou da amostra durante um experimento. Imagina tentar tirar uma foto enquanto sua câmera tá se movendo-frustrante, né? O desvio pode causar imagens embaçadas e dificultar o foco no que realmente importa. Isso é especialmente problemático na LSFM, onde lentes separadas para luz e detecção podem facilmente sair de alinhamento.

Estabilização de Foco Remoto

Agora, vamos voltar à nossa super-heroína, a OPM. Ela tem uma arma secreta no seu arsenal: um sistema de estabilização de foco remoto. Esse recurso esperto ajuda a manter as imagens nítidas e claras sem precisar interromper o processo de imagem. Sistemas regulares de LSFM geralmente precisam parar e medir seu alinhamento, o que pode desperdiçar um tempo precioso e fluorescência. A estabilização de foco remoto da OPM roda continuamente em segundo plano, permitindo que os pesquisadores se concentrem no que realmente estão estudando-como aquelas fofas nanossferas ou células cancerígenas.

A Configuração Óptica

Imagina montar uma máquina delicada pra aproveitar ao máximo suas amostras preciosas. Na nossa OPM, a luz do laser é direcionada através de um arranjo de espelhos que ajuda a criar essa folha de luz oblíqua. Depois de passar por algumas lentes e espelhos, a luz é direcionada pro espaço da amostra, permitindo capturar detalhes finos. O laser também ajuda na estabilização do foco, agindo como uma luz guia pra manter tudo nos eixos.

A Magia da Câmera

No final da jornada óptica, a fluorescência emitida pela amostra é capturada por uma câmera. Essa câmera não é um gadget qualquer; ela é especialmente projetada pra minimizar borrões e garantir que os menores detalhes apareçam. O arranjo esperto de lentes facilita manter tudo alinhado, resultando em imagens melhores.

Mantendo um Olho no Alinhamento

O feixe de laser de alinhamento é um componente essencial do sistema de estabilização. Ele é injetado no caminho óptico e direcionado fora do centro pra garantir alta sensibilidade. Se algo desvia do lugar, o sistema pode rapidamente detectar a mudança e ajustar conforme necessário. Pense nisso como ter um amigo que tá sempre de olho no seu alinhamento enquanto você se concentra no evento principal.

O Sistema de Controle de Feedback

Agora, vamos entrar em um pouco de técnica-mas nada demais. O sistema de controle de feedback é como o cérebro da operação. Ele verifica continuamente se o ponto do laser tá na posição certa fazendo imagens rápidas. Se o ponto do laser desvia, o sistema rapidamente corrige ajustando a posição da lente terciária. É tipo um cachorro muito inteligente que sabe como pegar seus chinelos, mas também é ótimo em manter sua imagem sob controle.

Precisão e Estabilidade a Longo Prazo

A precisão desse sistema é impressionante. Imagina tirar uma série de instantâneas rápidas por 100 segundos. Os dados coletados mostram uma margem de erro de apenas 57 nanômetros. No mundo da microscopia, isso é como acertar o alvo toda vez. Afinal, quem não gostaria de precisão na ordem de 100 nanômetros? E se você tava se perguntando, isso é muito mais preciso do que seu entregador de pizza chegando atrasado.

Testes de Imagem com Nanosferas e Células Cancerígenas

Pra ver se tudo tava funcionando como planejado, os pesquisadores decidiram fazer alguns testes. Eles começaram com nanossferas fluorescentes, que são como bolinhas brilhantes, e as imaginaram ao longo de uma hora. No começo, tinham tudo alinhado, e as imagens estavam incríveis. Mas no final da hora, as coisas começaram a desandar. O alinhamento saiu do lugar, e as imagens ficaram embaçadas, parecendo que alguém tinha passado Vaselina na lente da câmera.

Depois foi a vez das grandes: células cancerígenas A375. Os pesquisadores imaginaram essas células com o sistema de estabilização ligado, e voila! Os resultados estavam cristalinos, com detalhes finos visíveis ao longo do time-lapse. A folha de luz permaneceu perfeitamente alinhada, facilitando a captura das estruturas celulares intrincadas. Foi como assistir a uma apresentação de dança bem ensaiada, onde cada movimento foi executado perfeitamente.

Melhorias Futuras

Até super-heróis podem precisar de um toque de melhoria. Embora esse sistema OPM já seja impressionante, existem ideias de como torná-lo ainda melhor. Por exemplo, os engenheiros poderiam ajustar o ponto do laser pra deixar os ajustes de foco mais precisos. Isso poderia reduzir o desvio e melhorar o desempenho geral, especialmente ao lidar com tarefas de imagem mais complexas.

Conclusão

Finalizando nossa jornada pela OPM, fica claro que essa tecnologia abre novas portas pra os pesquisadores. A capacidade de imaginar células vivas por períodos prolongados sem perder qualidade é um grande passo à frente. Essa super-heroína dos métodos de imagem não só entrega resultados impressionantes, como também pavimenta o caminho pra futuras descobertas em diversas áreas. Então, seja você estudando as menores células ou correndo atrás dos segredos do câncer, a OPM tá aqui pra ajudar-sem necessidade de capa!

Fonte original

Título: Active Remote Focus Stabilization in Oblique Plane Microscopy

Resumo: Light-sheet fluorescence microscopy (LSFM) has demonstrated great potential in the life sciences owing to its efficient volumetric imaging capabilities. For long term imaging, the light-sheet typically needs to be stabilized to the detection focal plane for the best imaging results. Current light-sheet stabilization methods rely on fluorescence emission from the sample, which may interrupt the scientific imaging and add to sample photobleaching. Here we show that for oblique plane microscopes (OPM), a subset of LSFM where a single primary objective is used for illumination and detection, light-sheet stabilization can be achieved without expending sample fluorescence. Our method achieves ~43nm axial precision and maintains the light-sheet well within the depth of focus of the detection system for hour-long acquisition runs in a lab environment that would otherwise detune the system. We demonstrate subcellular imaging of the actin skeleton in melanoma cancer cells with a stabilized OPM.

Autores: Trung Duc Nguyen, Amir Rahmani, Aleks Ponjavic, Alfred Millett-Sikking, Reto Fiolka

Última atualização: 2024-12-02 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.29.626121

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.29.626121.full.pdf

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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