Microscopía: máxima resolución en tres dimensiones

Los métodos de microscopía de superresolución son esenciales para descubrir las estructuras de las células y la dinámica de las moléculas. Desde que los investigadores superaron el límite de resolución de unos 250 nanómetros (y ganaron el Premio Nobel de Química de 2014 por sus esfuerzos), que durante mucho tiempo se había considerado absoluto, los métodos de microscopía han progresado rápidamente. Ahora, un equipo dirigido por el profesor Philip Tinnefeld, químico de la LMU, ha logrado un nuevo avance mediante la combinación de varios métodos, alcanzando la mayor resolución en el espacio tridimensional y allanando el camino para un enfoque fundamentalmente nuevo para la obtención más rápida de imágenes de estructuras moleculares densas. El nuevo método permite una resolución axial inferior a 0,3 nanómetros.

Los investigadores combinaron el llamado método pMINFLUX desarrollado por el equipo de Tinnefeld con un enfoque que utiliza propiedades especiales del grafeno como aceptor de energía. pMINFLUX se basa en la medición de la intensidad de fluorescencia de moléculas excitadas por pulsos láser. El método permite distinguir sus distancias laterales con una resolución de sólo 1 nanómetro. El grafeno absorbe la energía de una molécula fluorescente que se encuentra a no más de 40 nanómetros de distancia de su superficie. Por tanto, la intensidad de fluorescencia de la molécula depende de su distancia al grafeno y puede utilizarse para medir distancias axiales.

DNA-PAINT aumenta la velocidad

Por consiguiente, la combinación de pMINFLUX con la denominada transferencia de energía del grafeno (GET) proporciona información sobre las distancias moleculares en las tres dimensiones, y lo hace con la mayor resolución alcanzada hasta la fecha, inferior a 0,3 nanómetros. "La alta precisión de GET-pMINFLUX abre la puerta a nuevos enfoques para mejorar la microscopía de superresolución", afirma Jonas Zähringer, autor principal del artículo.

Los investigadores también lo utilizaron para aumentar aún más la velocidad de la microscopía de superresolución. Para ello, recurrieron a la nanotecnología del ADN para desarrollar el denominado método L-PAINT. A diferencia de DNA-PAINT, una técnica que permite la superresolución mediante la unión y la separación de una cadena de ADN marcada con un colorante fluorescente, la cadena de ADN de L-PAINT tiene dos secuencias de unión. Además, los investigadores diseñaron una jerarquía de unión, de forma que la cadena de ADN de L-PAINT se une durante más tiempo por un lado. Esto permite que el otro extremo de la cadena explore localmente las posiciones de la molécula a gran velocidad.

"Además de aumentar la velocidad, esto permite escanear grupos densos con mayor rapidez que las distorsiones derivadas de la deriva térmica", afirma Tinnefeld. "Nuestra combinación de GET-pMINFLUX y L-PAINT nos permite investigar estructuras y dinámicas a nivel molecular que son fundamentales para nuestra comprensión de las reacciones biomoleculares en las células".