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Do nano ao macro: como a microscopia de expansão supera as limitações da microscopia óptica?
Com o avanço da ciência e da tecnologia, a tecnologia da microscopia também atingiu um novo marco. A microscopia estendida (ExM), como uma ferramenta inovadora de preparação de amostras, está desempenhando um papel cada vez mais importante na pesquisa biológica. Esta técnica não só aumenta o tamanho da amostra, mas também torna visíveis pequenas estruturas que não podem ser claramente identificadas sob microscopia óptica convencional.
Princípio do microscópio estendido
A ideia central da microscopia de expansão é usar sistemas poliméricos para expandir a amostra. Isto significa que uma rede polimérica é primeiro introduzida numa amostra de célula ou tecido e, em seguida, a rede polimérica é fisicamente expandida através de uma reação química para aumentar o tamanho da estrutura biológica. A pesquisa mostra que a tecnologia atual pode expandir as amostras em até 16 vezes seu tamanho original, um avanço que torna possível uma resolução anteriormente inatingível.
A maior vantagem desta tecnologia é que ela não requer equipamentos de microscopia especializados e caros e o custo dos materiais necessários é relativamente baixo.
Antecedentes históricos da microscopia estendida
A microscopia estendida foi proposta pela primeira vez em 2015 pelos pesquisadores do MIT Fei Chen, Paul W. Tillberg e Edward Boyden. Desde então, muitas aplicações surgiram, principalmente com foco na análise de amostras biológicas.
Em 2016, pesquisadores publicaram artigos descrevendo soluções para as limitações das sondas rotuladas tradicionais para ExM, tornando possível o uso desta tecnologia com sondas microscópicas convencionais. Até 2021, a tecnologia de sequenciamento in situ espacialmente precisa (ExSeq) baseada em tecnologia de microscopia estendida também estará disponível.
Áreas de aplicação e potencial médico
As aplicações da microscopia estendida não se limitam à pesquisa biológica básica. Em termos de diagnóstico de doenças, a microscopia estendida fornece ferramentas de imagem que podem ser usadas para amostras clínicas, que podem exibir claramente biomoléculas e estruturas minúsculas dentro das células. Isto permite que os médicos, em alguns casos, avaliem com mais precisão condições patológicas, como doença tubular renal, tumores mamários precoces e diferenciem entre tecido normal e canceroso.
No futuro, com o desenvolvimento da tecnologia, a microscopia estendida poderá fornecer observações morfológicas em nanoescala de uma variedade de amostras de órgãos humanos.
Aplicações da neurociência
Na neurociência, a microscopia ampliada também levou a muitas novas descobertas. Os pesquisadores podem ampliar os circuitos cerebrais, facilitando o mapeamento das conexões neurais. Biomoléculas extracelulares, como proteínas e ácidos nucléicos, estão firmemente ancoradas ao polímero, permitindo que sejam claramente visualizadas com microscópios comuns após a expansão.
Vantagens e limitações da microscopia estendida
Em comparação com outras tecnologias de microscopia, a microscopia estendida tem vantagens práticas e consideráveis em termos de custo-benefício. Porque não requer alto investimento em equipamentos e requer apenas um microscópio óptico padrão para obter imagens de alta resolução. Porém, o processo de preparação para ExM não é fácil e a integridade de cada etapa deve ser garantida, caso contrário a clareza da imagem final poderá ser afetada.
Se forem cometidos erros em determinadas etapas, as células poderão sofrer lise ou expandir-se de maneira irregular, comprometendo a qualidade da imagem.
Em resumo, a microscopia estendida pode não apenas melhorar significativamente a resolução das imagens, mas também tem um amplo potencial de aplicação, desde a pesquisa básica até o diagnóstico clínico, com impacto de longo alcance. No entanto, ao mesmo tempo que expandimos continuamente as suas aplicações, devemos também pensar: como é que a tecnologia de microscopia alargada mudará a nossa compreensão e aplicação da biologia e da medicina quando esta se tornar mais madura?
