Supermicroscopía de larga duración
Los nanografenos permiten tiempos de observación más largos
El Premio Nobel de Química de 2014 se concedió por el desarrollo de la microscopía de fluorescencia de superresolución, incluida la microscopía STED (depleción de emisión estimulada). Este método puede utilizarse para observar procesos, por ejemplo en células, con una resolución especialmente alta. Los investigadores del Instituto Max Planck han perfeccionado este método sustituyendo los Fluoróforos convencionales por nanografenos. Esto significa que ahora también pueden observarse procesos de mayor duración, superando así una limitación anterior de la microscopía STED.
La resolución de los microscopios convencionales está limitada a unos 200 nm, como describió el físico Ernst Abbe en el siglo XIX. Sin embargo, los procesos interesantes tienen lugar en una escala de longitud inferior a este límite, sobre todo en las células biológicas. La microscopía STED supera este límite y logra una resolución hasta diez veces mejor que los métodos convencionales.
La microscopía STED utiliza pequeñas partículas fluorescentes -fluoróforos- en la muestra, que brillan con la ayuda de un láser de excitación (fluorescencia). Un segundo haz láser con una sección transversal en forma de anillo puede desactivar la fluorescencia en una zona anular, de modo que sólo quede iluminado un pequeño punto central (menos de 200 nm). El barrido de esta combinación de haces a través de la muestra produce una imagen de alta resolución.
La principal limitación de la microscopía STED convencional ha sido el blanqueamiento de los fluoróforos durante la iluminación prolongada. Esto resulta especialmente problemático cuando se observan procesos a largo plazo que requieren repetidos barridos. Investigadores dirigidos por Xiaomin Liu, del MPI de Investigación de Polímeros, en colaboración con Akimitsu Narita y Ryota Kabe, del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa, han resuelto este problema utilizando partículas de nanografeno de tamaño nanométrico. Con los nanografenos, el proceso de desvanecimiento de la fluorescencia puede invertirse directamente en la muestra. Para ello, se ilumina el nanografeno con un haz en forma de anillo: Esta iluminación restaura la capacidad de fluorescencia del nanografeno, por así decirlo.
Este nuevo método, presentado en la prestigiosa revista Nature Communications, abre nuevas posibilidades para investigar procesos hasta ahora inobservables mediante microscopía de superresolución. La capacidad de reactivar nanografenos con un elevado número de fotones lo hace ideal para técnicas de microscopía de larga duración y amplía potencialmente sus aplicaciones en biología y ciencia de materiales.
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Publicación 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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