Investigadores da Universidade de Tóquio desenvolveram um microscópio capaz de visualizar estruturas que vão de centenas de nanómetros até proteínas individuais, dispensando corantes e marcadores químicos. O equipamento combina duas técnicas já conhecidas — microscopia de fase quantitativa (QPM) e microscopia de espalhamento interferométrico (iSCAT) — e deteta sinais numa faixa de intensidade 14 vezes maior do que aparelhos convencionais.
Captação bidirecional de luz amplia o campo de observação
Na QPM, o sensor regista a luz que atravessa a amostra e se espalha para a frente, permitindo identificar objetos acima de 100 nm, mas com limitações para detalhes menores. Já a iSCAT analisa a luz retroespalhada e alcança resoluções suficientes para diferenciar proteínas individuais, em detrimento de um campo de visão reduzido.
A equipe liderada por Kohki Horie integrou as duas abordagens num único sistema, capaz de medir simultaneamente os sinais propagados em ambas as direções. A estratégia remove as restrições individuais de cada técnica, oferecendo imagens estáticas amplas e, ao mesmo tempo, rastreamento de partículas microscópicas em tempo real.
Além de dispensar corantes, o método torna‐se mais amigável às células e adequado para observação prolongada de amostras vivas. Essa característica é considerada relevante para estudos de processos biológicos que exigem monitorização contínua, como divisão celular, diferenciação e resposta a fármacos.
Experimento confirma desempenho durante a morte celular
Para validar o protótipo, os cientistas acompanharam o momento em que uma célula inicia o processo de morte programada. A câmara do microscópio registou, numa única imagem, informações provenientes da luz emitida para a frente e para trás pela amostra.
O maior desafio descrito pelo professor Keiichiro Toda consistiu em separar de forma clara os dois tipos de sinal sem aumentar o ruído nem provocar interferência entre eles. O procedimento funcionou, permitindo a quantificação simultânea do movimento de organelos em escala micrométrica e de partículas em escala nanométrica.
Com a comparação direta dos dois feixes, tornou-se possível estimar o tamanho e o índice de refração de cada partícula presente no campo de visão. O índice de refração indica como a luz se curva ou se dispersa ao atravessar um material e oferece informações adicionais sobre a composição das estruturas analisadas.
Imagem: NewsUp Brasil
Perspetivas para exames médicos e controlo de qualidade
Segundo os autores, o próximo passo é aplicar o sistema em partículas ainda menores, como exossomos e vírus, avaliando dimensões e índices de refração em diferentes amostras. A meta inclui também investigar em detalhe como células vivas avançam até a morte, comparando os resultados com outras técnicas de microscopia para validar os dados obtidos.
As caraterísticas do novo instrumento sugerem possíveis utilizações em exames clínicos, onde a capacidade de observar material biológico sem corantes reduz riscos e simplifica procedimentos. Na indústria farmacêutica e biotecnológica, a medição exata de partículas em suspensão pode aprimorar o controlo de qualidade de produtos sensíveis.
O microscópio híbrido apresenta ainda interesse para laboratórios de investigação básica, permitindo estudos que exigem análise simultânea de eventos em diferentes escalas. Ao fornecer uma visão abrangente e detalhada, o equipamento reúne, num mesmo momento, informações de estruturas celulares complexas e de entidades subnanométricas.
Embora ainda não haja previsão de produção comercial, os resultados iniciais apontam para uma ferramenta versátil, com potencial para transformar rotinas de diagnóstico, pesquisa e desenvolvimento de novos fármacos.
