Guardare dentro al cervello come mai prima d’ora

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5 Maggio 2020

Andare oltre la risoluzione ottica e riuscire a guardare all’interno del cervello come mai prima d’ora. La nuova tecnologia di imaging consente la visualizzazione di strutture su nanoscala all’interno di cellule intere.

Sin dalla prima descrizione di Robert Hooke di una cellula in Micrografia 350 anni fa, la microscopia ha avuto un ruolo importante nella comprensione della biologia.

Tuttavia la risoluzione ottica, è limitata dalla natura ondulatoria della luce e pertanto non si possono vedere dettagli all’interno della cellula. Questa barriera secolare ha limitato la comprensione delle funzioni, interazioni e dinamiche cellulari, in particolare su scala dai micron ai nanometri e cioè dal milionesimo al miliardesimo di metro.

Da un po’ di anni però grazie alla microscopia a fluorescenza a super risoluzione è stato superato questo limite. Ora è possibile migliorare la risoluzione fino a dieci volte e ciò permette agli scienziati di visualizzare il funzionamento interno delle cellule e delle biomolecole a una risoluzione spaziale senza precedenti.

Tale capacità di risoluzione è ostacolata, tuttavia, quando si osservano campioni di cellule intere o di tessuti, come quelli che devono essere analizzati durante gli studi sul cancro o sul cervello.

I segnali luminosi, emessi da molecole all’interno di un campione, viaggiano attraverso diverse parti delle strutture cellulari o tissutali a velocità diverse e provocano aberrazioni che deteriorano l’immagine.

Ora, i ricercatori della Purdue University hanno sviluppato una nuova tecnologia per superare questo problema.

La nostra tecnologia ci consente di misurare le distorsioni del fronte d’onda indotte dal campione, una cellula o un tessuto, direttamente dai segnali generati da singole molecole – minuscole fonti di luce attaccate alle strutture cellulari di interesse

ha affermato Fang Huang, professore associato di ingegneria biomedica al Purdue’s College of Engineering.

Conoscendo la distorsione indotta, possiamo individuare le posizioni delle singole molecole con elevata precisione e accuratezza. Otteniamo da migliaia a milioni di coordinate di singole molecole all’interno di un volume di cellule o tessuti e utilizziamo queste coordinate per rivelare le architetture su scala nanometrica dei componenti dei campioni.

 

 

Gli schemi di emissione che vengono misurati possono essere considerati osservazioni casuali in varie posizioni assiali campionate dalla funzione di diffusione dei punti 3D sottostante a diverse profondità. La nuova tecnologia utilizza due fasi: assegnazione e aggiornamento, per recuperare in modo iterativo la distorsione del fronte d’onda e le risposte 3D dal set di dati a singola molecola registrato.

La tecnologia Purdue consente di trovare le posizioni delle biomolecole con precisione fino a pochi nanometri all’interno di cellule e tessuti interi e, quindi, di risolvere architetture cellulari e tissutali con altissima risoluzione e fedeltà.

Lo strumento potrebbe consentire una migliore comprensione delle malattie che colpiscono il cervello e quindi essere fondamentale per lo sviluppo di terapie rigenerative.

 

 

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martedì 5 maggio 2020 - 7:37
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