Superando el límite de difracción en la obtención de imágenes químicas sin marcadores

La imagenología óptica de superresolución desempeña un papel importante en el estudio de los mecanismos microscópicos de los procesos biológicos. Gracias a la tecnología de imagenología de superresolución basada en la tinción fluorescente, se ha logrado con éxito la obtención de imágenes de macromoléculas, como las proteínas, en células vivas a escala nanométrica. Sin embargo, el marcaje fluorescente requiere una preparación compleja y no permite marcar de forma eficaz metabolitos de moléculas pequeñas (como azúcares, lípidos, etc.). La dispersión Raman estimulada (SRS) es una tecnología de imagen sin marcadores que permite obtener imágenes químicas mediante la captura de las vibraciones intrínsecas de los enlaces químicos de las moléculas celulares. No obstante, la resolución espacial de la SRS es de solo unos 300 nanómetros, lo que no resulta suficiente para captar las nanoestructuras más finas de las células. Por lo tanto, cómo lograr una obtención de imágenes químicas de superresolución sin marcadores de muestras biológicas sigue siendo un tema de gran importancia en el ámbito académico.

Recientemente, el grupo de Hilton B. de Aguiar, del Laboratorio Kastler-Brossel de Francia, publicó en la revista *Advanced Imaging* un artículo sobre una tecnología de superresolución denominada “Blind-S3”, que combinaba con éxito la SRS con la microscopía de iluminación estructurada (SIM). En comparación con la SIM de campo amplio tradicional, los autores diseñaron un método de obtención de imágenes que combina el campo amplio y el escaneo puntual basándose en las características de la SRS. El equipo de investigación utilizó iluminación de moteado para la luz de bombeo (Pump) y capturó imágenes de SRS con un único detector mediante el escaneo láser del haz de Stokes. Posteriormente, se reconstruyó una serie de imágenes de iluminación puntual mediante métodos computacionales avanzados. Esta estrategia colaborativa de «instrumento + cálculo» no solo supera el problema de que las señales de SRS no pueden ser detectadas por las cámaras, sino que también mejora la profundidad de penetración de la SRS mediante el uso de la iluminación de moteado. Blind-S3 logró duplicar la resolución y demostró su eficacia mediante la obtención de imágenes de células HeLa y de cortes de tejido cerebral de ratón. Esta tecnología no requiere irradiación láser de alta potencia ni un procesamiento especial de las muestras, y presenta amplias perspectivas de aplicación en citología biológica.
A pesar de los importantes avances logrados por Blind-S3, su resolución sigue estando muy por debajo de las capacidades de la imagenología de superresolución por fluorescencia. Esto no solo se debe a la baja resolución de la excitación en el infrarrojo cercano, sino que también se deriva de la limitada sensibilidad de la SRS. Por lo tanto, las nuevas tecnologías de imagen por vibración capaces de alcanzar una resolución inferior a 100 nanómetros, al tiempo que mantienen la sensibilidad frente a los metabolitos no fluorescentes, siguen siendo un área de investigación de gran interés.