Nuovo microscopio produce filmati 3D delle cellule

Sembra che questo sia il periodo del miglioramento dei microscopi. Dopo aver scoperto gli antichi microscopi non erano affatto aggeggi imprecisi, e dopo aver migliorato ulteriormente i microscopi ottici moderni consentendo loro di aggirare le regole della fisica, ecco che siamo arrivati a realizzare filmati tridimensionali di materia vivente microscopica.
I ricercatori dell' MIT hanno messo a punto una tecnologia che sfrutta un fascio di luce supersottile simile a quelli utilizzati nei supermercati per leggere i codici a barre, tramite il quale sono riusciti ad creare dei filmati 3D di dinamiche cellulari.
"Guardando i sistemi viventi, si vorrebbe essere Dio. Si vorrebbe avere un potere onnisciente ed essere in grado di osservare a tutti i livelli, non solo le singole cellule che risiedono su un vetrino, ma osservare cosa accade in una singola molecola in una singola cellula all'interno del vostro cuore, in tempo reale. Questo è il nostro sogno" dice Eric Betzig, ricercatore a capo del Janelia Farm Research. "Si vuole possedere l'onniscienza in modo che l'organismo sia completamente all'oscuro e indisturbato dall'osservazione".
La nuova tecnica, chiamata "Bessel beam plane illumination microscopy", consente di ottenere tutto questo, o almeno promette di farlo. E' un approccio differente da quello della microscopia tradizionale, che si occupa sostanzialmente di scattare delle istantanee di ciò che si verifica a livello cellulare.
Ma un'istantanea non consente di identificare con precisione cosa stia realmente avvenendo all'interno di una cellula. Un filmato tridimensionale, invece, consentirebbe di osservare la divisione dei cromosomi in tempo reale, e di registrarne i dettagli più minuti con più accuratezza.
Il problema è sempre stato che l'osservazione tende ad uccidere il soggetto dell'osservazione. Alcune tecniche di microscopia uccidono il campione nell'istante in cui lo riprendono, altre invece uccidono i microrganismi per via dei lunghi periodi di osservazione. "Non si può studiare le cellule a lungo prima che inizino ad accartocciarsi e a morire" dice betzig. "E non si può studiarle velocemente, perchè le si deve scansionare con un piccolo punto di luce".
Betzig si è concentrato su quello che viene definito "fascio di Bessel", un fascio di luce che non ha diffrazione sulle lunghe distanze. Grazie alla sua ricerca è ora possibile ottenere una serie di immagini ad alta velocità, e realizzare con esse dei filmati tridimensionali. "Possiamo studiare la complessità cellulare in 3D per lunghi periodi di tempo".
Il video sotto è composto da 300 scatti composti ciascuno da circa 300 immagini bidimensionali combinate per realizzare un modello tridimensionale del campione osservato (un mitocondrio). Il tutto ha una durata di circa un secondo, il che rende bene l'idea della complessità della tecnica.
"Sono quasi 100.000 immagini di una cellula, senza colorazione e senza danneggiarla" spiega Betzig. "In un secondo, si può creare un'intera immagine tridimensionale di quello che è successo all'interno di una cellula in quel lasso di tempo".
Il passo successivo sarà quello di combinare questa tecnica con altri metodi ad altissima risoluzione, per ottenere dettagli sempre più piccoli dei microrganismi e realizzare filmati che di certo aiuteranno i biologi di tutto il mondo a studiare la materia vivente.
Video: New Microscope Produces 3-D Movies of Live Cells In Action