Microscopía de fluorescencia en la más alta resolución espacial y temporal
Los investigadores simplifican el microscopio MINFLUX y han logrado diferenciar las moléculas que están extremadamente cerca entre sí y seguir su dinámica.
Hace sólo unos años, se superó un límite de resolución aparentemente fundamental en la microscopía óptica, un avance que en 2014 llevó al Premio Nobel de Química por la microscopía de súper resolución. Desde entonces, se ha producido otro salto cuántico en este ámbito, que ha reducido aún más el límite de resolución al nivel molecular (1 nm).
Vida útil de la fluorescencia de los tintes en la microscopía confocal convencional (grande) y usando p-MINFLUX.
F. Steiner
Los científicos de la LMU de Munich y de la Universidad de Buenos Aires han logrado ahora discriminar entre las moléculas que están extremadamente cercanas entre sí e incluso seguir su dinámica de forma independiente unas de otras.
Esto se logró mediante el nuevo método p-MINFLUX, refinando y simplificando el microscopio MINFLUX recientemente desarrollado, necesario para una resolución de 1 nm. Las funciones adicionales también permiten distinguir los tipos de moléculas observadas. El método p-MINFLUX consulta la ubicación de cada molécula etiquetada fluorescentemente colocando un foco láser cerca de la molécula. La intensidad de la fluorescencia sirve como medida de la distancia entre la molécula y el centro del foco del láser. La posición exacta de la molécula puede ser obtenida por triangulación, alterando sistemáticamente el centro del foco del láser en relación con la molécula.
Los grupos dirigidos por el profesor Philip Tinnefeld (LMU) y el profesor Fernando Stefani (Buenos Aires) intercalaron los pulsos de láser en el tiempo para que pudieran cambiar entre las posiciones focales a la máxima velocidad posible. Además, utilizando una electrónica rápida, se logró una resolución temporal en el rango de picosegundos, que corresponde a las transiciones electrónicas dentro de las moléculas. En otras palabras, los límites del microscopio están determinados exclusivamente por las propiedades de fluorescencia de los colorantes utilizados.
En la presente publicación, los científicos lograron demostrar que el nuevo método p-MINFLUX permite la distribución local de la vida útil de la fluorescencia -la variable medida más importante para caracterizar el entorno de los tintes- con una resolución de 1 nm. Philip Tinnefeld explica: "Con p-MINFLUX será posible descubrir estructuras y dinámicas a nivel molecular que son fundamentales para nuestra comprensión de los procesos de transferencia de energía hasta las reacciones biomoleculares".
Este proyecto fue financiado por la Fundación Alemana de Investigación (Cluster de Excelencia e-conversión, SFB1032), el Consejo de Investigaciones Científicas y Tecnológicas (CONICET) y la Agencia Nacional de Promoción de la Investigación, el Desarrollo Tecnológico y la Innovación (ANPCYT) de Argentina. El profesor Stefani es el ganador del Premio Georg Forster de la Fundación Alexander von Humboldt y, en este papel, es un científico invitado regularmente en la química física en la LMU de Munich.
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