Liderada por Stefan Wilhelm, Ph.D., professor assistente na Stephenson School of Biomedical Engineering da University of Oklahoma, uma equipe de pesquisadores da Gallogly College of Engineering da OU, OU Health Sciences Center e Yale University publicaram recentemente um artigo na ACS Nano que descreve o desenvolvimento de uma tecnologia de plataforma de imagem de super-resolução para melhorar a compreensão de como as nanopartículas interagem dentro das células.
À medida que os recursos tecnológicos em engenharia e saúde aumentam cada vez mais, cientistas e engenheiros estão desenvolvendo novas tecnologias para avançar no futuro da saúde. Uma dessas áreas, a nanomedicina, explora o uso de nanopartículas para a entrega de medicamentos no corpo para combater doenças infecciosas ou câncer. A avaliação desses nanomedicamentos em células, tecidos e órgãos é frequentemente realizada por imagens ópticas, que podem ter uma qualidade limitada de resolução de imagem. Novas tecnologias de imagem são necessárias para ver as nanopartículas em seu contexto ultraestrutural 3-D nos tecidos biológicos.
“Para ver nanomedicamentos em amostras biológicas, os pesquisadores usam microscopia eletrônica, que fornece excelente resolução espacial, mas carece de recursos de imagem 3-D, ou microscopia óptica, que obtém excelente imagem 3-D, mas exibe resolução espacial relativamente baixa”, disse Wilhelm. “Demonstramos que podemos realizar imagens 3-D de amostras biológicas com resolução semelhante à da microscopia eletrônica. Essa técnica, chamada imagem de super-resolução, nos permite ver nanomedicamentos dentro de células individuais. agora começamos a rastrear e monitorar nanopartículas dentro das células, o que é um pré-requisito para projetar nanomedicamentos mais seguros e eficientes em atingir certas áreas dentro das células”.
Os pesquisadores aplicaram uma técnica de imagem de super resolução 3-D conhecida como microscopia de expansão, que envolve a incorporação de células em hidrogéis intumescíveis. Como os materiais absorventes de água usados em fraldas, os materiais de hidrogel expandem fisicamente até 20 vezes seu tamanho original em contato com a água.
“Esta expansão permite a imagem de células com uma resolução lateral de aproximadamente 10 nanômetros usando um microscópio óptico convencional”, disse Wilhelm. “Combinamos este método com uma abordagem para a imagem de nanopartículas metálicas dentro das células. Nossa abordagem explora a capacidade inerente das nanopartículas metálicas de dispersar a luz. Usamos a luz espalhada para obter a imagem e quantificar as nanopartículas dentro das células sem a necessidade de rótulos de nanopartículas adicionais.”
Os autores sugerem que sua tecnologia de plataforma de imagem de super-resolução pode ser usada para melhorar a engenharia de nanomedicamentos mais seguros e eficazes para avançar na tradução dessas tecnologias para a clínica.