Riassunto:
Un team dell'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne in Svizzera ha sviluppato un nuovo metodo di imaging al microscopio a fluorescenza chiamato SPIFFI, in grado di ricostruire immagini ad alta risoluzione da un'esposizione di una singola fotocamera e aiutare i ricercatori a osservare i rapidi cambiamenti nelle strutture delle cellule viventi come i mitocondri e i microtubuli. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Nature Methods.
La tradizionale microscopia parziale a super risoluzione richiede la ripresa continua di centinaia o addirittura migliaia di immagini e quindi utilizza i cambiamenti della fluorescenza per ricostruire i dettagli; quando le cellule sono attive, le strutture si muovono o cambiano forma durante la ripresa, producendo immagini finali sfocate. SPIFFI utilizza invece le informazioni sulla polarizzazione della luminescenza delle molecole fluorescenti: il sistema ottico divide la fluorescenza in quattro canali sensibili a diverse direzioni di polarizzazione, quindi confronta le immagini ottenute dalla stessa esposizione per estrarre dettagli spaziali difficili da visualizzare con i convenzionali microscopi a campo ampio.
Nell'esperimento, il gruppo di ricerca ha aumentato la risoluzione dell'immagine di circa 1,7 volte con una singola esposizione, in grado di risolvere strutture di circa 160-170 nanometri, e ha fotografato il movimento dei mitocondri e dei microtubuli nelle cellule viventi, nonché processi come la fusione e la divisione delle strutture cellulari. Poiché ogni fotogramma può generare un'immagine a super risoluzione in modo indipendente, i fotogrammi consecutivi possono ulteriormente formare un video a super risoluzione di cellule viventi.
I ricercatori hanno anche combinato l'immagine SPIFFI con i metodi esistenti di analisi della fluttuazione della fluorescenza e hanno ulteriormente migliorato la risoluzione a circa 80 nanometri attraverso la post-elaborazione; tale valore non è direttamente raggiunto da una singola esposizione. Il team sta attualmente cercando di ridurre le dimensioni del dispositivo e di combinarlo con l’imaging microscopico tridimensionale. Poiché si prevede che i componenti ottici rilevanti saranno integrati nei microscopi a fluorescenza esistenti, questa tecnologia potrebbe essere utilizzata nella ricerca futura nel campo della biologia cellulare, delle neuroscienze, della biofisica e della scoperta di farmaci.
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