UT Southwestern diseña un microscopio 3D versátil para captar imágenes de células vivas

Alternar entre inmersión en aire, agua y aceite

La microscopía de fluorescencia de hoja de luz estándar suele requerir hardware dedicado para condiciones experimentales concretas. Las vistas de gran aumento de detalles intracelulares exigen un objetivo de inmersión en aceite. Observar tejidos más gruesos u organoides requiere inmersión en agua o líquidos de inmersión especializados. Escanear rápidamente placas de cultivo sin tocar la muestra requiere un objetivo de aire. Según la investigación publicada por Phys.org, mantener microscopios separados para cada medio eleva los costes de capital y el mantenimiento técnico de las instalaciones de investigación.

Para resolver esa limitación, el autor de correspondencia Reto Fiolka y el co-primer autor Bingying Chen desarrollaron el microscopio de plano oblicuo de inmersión múltiple, o miOPM. La nueva invención aloja en un mismo chasis óptico objetivos diseñados para aire, agua y aceite. Una lente de zoom ajustable compensa las diferencias de refracción cuando los científicos cambian el fluido alrededor de la muestra, preservando la nitidez de la imagen sin necesidad de reconstruir manualmente la óptica interna.

«Nuestro trabajo hace que una técnica de microscopía muy popular, la microscopía de fluorescencia de hoja de luz, sea más versátil y fácil de usar.»

— Reto Fiolka, Ph.D., profesor asociado del UT Southwestern Medical Center

Imagen 3D rápida con una exposición limitada a la luz

El instrumento ilumina las muestras biológicas con finas hojas de luz y escanea un plano cada vez para construir un modelo tridimensional. Este diseño limita la iluminación superflua y frena la fototoxicidad y el fotoblanqueo, de modo que los investigadores pueden observar especímenes vivos delicados durante periodos prolongados.

En las pruebas de funcionamiento descritas por Phys.org, el equipo captó los movimientos dinámicos en la superficie de células inmunitarias y mapeó la función de los orgánulos. El sistema resolvió mitocondrias individuales y ADN mitocondrial dentro de células de cáncer cervical HeLa, redes de actina en células de cáncer de páncreas y moléculas ricas en carbohidratos en tejido pulmonar de ratón.

Cribado de alto rendimiento en placas estándar de múltiples pocillos

Más allá de las preparaciones de tejido aisladas, la plataforma se conecta con formatos de múltiples pocillos, incluidas las placas estándar de 384 pocillos. Esta capacidad permite el escaneo automatizado de cientos de pocillos de muestra con células humanas vivas o mini-tumores. Como demostró el equipo inventor, unificar estas capacidades elimina la necesidad de recalibrar o cambiar entre microscopios separados durante los cribados biológicos de alto rendimiento.

Los investigadores farmacéuticos pueden aplicar la innovación para evaluar cómo las bibliotecas químicas afectan a las dianas terapéuticas en modelos de tejido 3D. Dado que la plataforma preserva la viabilidad celular en escaneos repetidos, los investigadores pueden seguir con el tiempo los cambios estructurales asociados a enfermedades en modelos pulmonares, hepáticos y neurológicos, lo que subraya cómo esa propiedad intelectual podría beneficiar tanto a los laboratorios académicos como a cualquier startup biotecnológica que aspire a licenciar la patente.

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