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El milagro de la microscopía de expansión: ¿cómo hacer que las células sean más grandes y claras?
En el contexto del rápido desarrollo actual de las ciencias biológicas, la microscopía de expansión (Expansion Microscopy, ExM) se ha convertido en una tecnología emergente que brinda oportunidades sin precedentes para estudiar estructuras celulares y moleculares. El núcleo de esta tecnología es amplificar muestras biológicas mediante expansión de agua, de modo que las pequeñas estructuras biológicas puedan observarse claramente incluso con microscopios ópticos comunes, reduciendo así la dependencia de equipos de microscopía de alto rendimiento.
Principio
El principio básico de la microscopía de extensión es introducir una red polimérica en una muestra y luego utilizar reacciones químicas para expandir físicamente esta red, aumentando así el tamaño de la muestra. Este proceso no sólo mejora la resolución de la imagen, sino que también permite teñir moléculas o proteínas específicas para analizar más a fondo su distribución en las células. A diferencia de los microscopios electrónicos tradicionales, ExM no requiere equipos costosos, lo que permite que cada vez más investigadores participen en el estudio de estructuras diminutas.
Pasos
La microscopía de expansión implica múltiples pasos, principalmente tinción, unión, digestión y expansión. El éxito de estos pasos incide directamente en la claridad del resultado final. Primero, los investigadores tiñen la muestra para asegurarse de que la etiqueta fluorescente utilizada pueda unirse al polímero posterior. A continuación, se une a las células un gel polimérico en el que se inmoviliza la etiqueta fluorescente. Se debe tener cuidado durante el paso de digestión para evitar que la muestra se expanda uniformemente durante la expansión. Finalmente, la expansión general de la muestra permite que las etiquetas fluorescentes vinculadas se amplifiquen, logrando una mayor resolución.
Antecedentes históricos
La tecnología de microscopía extendida fue propuesta por primera vez por Fei Chen, Paul W. Tillberg y Edward Boyden del MIT en 2015. Desde entonces, el alcance de la aplicación de ExM se ha ampliado gradualmente. Con el tiempo, los investigadores han seguido buscando mejoras en esta tecnología que aborden las limitaciones de las sondas etiquetadas tradicionales y han introducido más aplicaciones para muestras biológicas.
"La aparición de microscopios extendidos ha proporcionado a los investigadores del campo biomédico nuevos métodos analíticos, haciendo que las estructuras biológicas a nanoescala ya no sean un sueño inalcanzable".
Campos de aplicación
Los microscopios extendidos se utilizan ampliamente en la investigación biomédica, especialmente en el diagnóstico de enfermedades, la neurociencia y otros campos. Anteriormente, el examen de muchas estructuras celulares se basaba en técnicas tradicionales de microscopía limitada por difracción. Sin embargo, con la ayuda de ExM, los investigadores pueden examinar biomoléculas clave dentro de las células con mayor resolución y promover el desarrollo de patologías.
Ventajas y limitaciones
Una ventaja de la microscopía extendida es que no requiere costosos equipos de microscopía electrónica. Sin duda, esto es una gran ayuda para muchas instituciones de investigación con fondos limitados. Sin embargo, esta técnica no está exenta de defectos. Los errores en cualquier paso de preparación pueden provocar distorsión de la imagen o daño celular. Además, el problema de la desactivación de las etiquetas fluorescentes también limita la amplia aplicación de ExM.
Perspectivas futuras
La tecnología de microscopía extendida aún está en desarrollo y puede lograr mayores avances en los campos de la patología, el diagnóstico clínico y la neurociencia en el futuro. A medida que la tecnología continúa mejorando, se espera que los científicos descubran estructuras biológicas más refinadas para ayudar en el desarrollo y tratamiento de enfermedades. En tales circunstancias, ¿habrá más misterios del mundo microscópico esperando que los exploremos?
