Imagen de cromóforos con fluorescencia indetectable por microscopía de emisión estimulada

Área de la Ciencia:

• La microscopia óptica es una microscopia óptica.
• La biofotónica es la biofotónica.
• Las imágenes moleculares.

Sus antecedentes:

• Muchas moléculas biológicas esenciales como la hemoglobina absorben la luz pero carecen de fluorescencia detectable debido a la rápida descomposición no radiante.
• Detectar la absorción de estas moléculas bajo un microscopio es un desafío con los métodos convencionales.
• La emisión espontánea, aunque sensible, es a menudo indetectable para estos cromóforos.

Objetivo del estudio:

• Introducir un nuevo mecanismo de contraste para la microscopía óptica basado en la emisión estimulada.
• Para permitir la detección sensible de moléculas no fluorescentes que anteriormente eran difíciles de obtener imágenes.
• Demostrar las capacidades de la microscopía de emisión estimulada para diversas aplicaciones biológicas.

Principales métodos:

• Utilizando un experimento de bomba-sonda donde un pulso de bomba fotoexcita la muestra y un pulso de sonda con retraso estimula la emisión.
• Empleando un amplificador de bloqueo con modulación de frecuencia de alto megahertz para una sensibilidad limitada al ruido de disparo.
• Aprovechando la dependencia no lineal de las intensidades de entrada para el corte óptico 3D intrínseco.

Principales resultados:

• La emisión estimulada compite efectivamente con la desintegración no radiativa, haciendo que los cromóforos sean detectables.
• Logró órdenes de magnitud de mayor sensibilidad en comparación con la emisión espontánea o la absorción.
• Aplicaciones exitosas demostradas que incluyen la visualización de cromoproteínas, el monitoreo de la expresión génica, el mapeo de la distribución de medicamentos y la imagen vascular sin etiquetas.

Conclusiones:

• La microscopía de emisión estimulada proporciona un nuevo y poderoso mecanismo de contraste para imágenes ópticas.
• Permite imágenes sensibles y libres de etiquetas de moléculas y procesos biológicos no fluorescentes.
• Ofrece ventajas significativas sobre la microscopía de absorción y emisión espontánea convencional, incluyendo seccionamiento 3D y alta sensibilidad.