Supermicroscopia de longa duração
Os nanógrafos permitem tempos de observação mais longos
O Prémio Nobel da Química de 2014 foi atribuído pelo desenvolvimento da microscopia de fluorescência de super-resolução, incluindo a microscopia STED (depleção de emissão estimulada). Este método pode ser utilizado para observar processos, por exemplo, nas células, com uma resolução particularmente elevada. Os investigadores do Instituto Max Planck desenvolveram agora este método, substituindo os fluoróforos convencionais por nanografenos. Isto significa que os processos com uma duração mais longa podem agora ser observados, ultrapassando uma limitação anterior da microscopia STED.
A resolução dos microscópios convencionais está limitada a cerca de 200 nm, tal como o físico Ernst Abbe descreveu no século XIX. No entanto, ocorrem processos interessantes numa escala de comprimento inferior a este limite, em particular nas células biológicas. A microscopia STED ultrapassa este limite e consegue uma resolução até dez vezes melhor do que os métodos convencionais.
A microscopia STED utiliza pequenas partículas fluorescentes - fluoróforos - na amostra, que brilham com a ajuda de um laser de excitação (fluorescência). Um segundo feixe laser com uma secção transversal em forma de anel pode desativar a fluorescência numa área em forma de anel, de modo a que apenas um pequeno ponto central (menos de 200 nm) permaneça iluminado. O varrimento desta combinação de feixes através da amostra produz uma imagem de alta resolução.
A principal limitação da microscopia STED convencional tem sido o branqueamento dos fluoróforos durante uma iluminação prolongada. Isto é particularmente problemático quando se observam processos a longo prazo que requerem varrimentos repetidos. Os investigadores liderados por Xiaomin Liu no MPI for Polymer Research, em colaboração com Akimitsu Narita e Ryota Kabe do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa, resolveram este problema utilizando partículas de nanografeno de dimensão nanométrica. Com os nanografenos, o processo de desvanecimento da fluorescência pode ser invertido diretamente na amostra. Para o efeito, o nanografeno é iluminado com um feixe em forma de anel: Esta iluminação restaura a capacidade de fluorescência do nanografeno, por assim dizer.
Este novo método, apresentado na célebre revista Nature Communications, abre novas possibilidades de investigação de processos anteriormente não observáveis através da microscopia de super-resolução. A capacidade de reativar nanografenos com um elevado número de fotões torna-o ideal para técnicas de microscopia de longo prazo e expande potencialmente as suas aplicações em biologia e ciência dos materiais.
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Publicação original
Qiqi Yang, Antonio Virgilio Failla, Petri Turunen, Ana Mateos-Maroto, Meiyu Gai, Werner Zuschratter, Sophia Westendorf, Márton Gelléri, Qiang Chen, Goudappagouda, Hao Zhao, Xingfu Zhu, Svenja Morsbach, Marcus Scheele, Wei Yan, Katharina Landfester, Ryota Kabe, Mischa Bonn, Akimitsu Narita, Xiaomin Liu; "Reactivatable stimulated emission depletion microscopy using fluorescence-recoverable nanographene"; Nature Communications, Volume 16, 2025-2-4
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