Un microscopio de doble luz y sin marcadores revela la actividad oculta a escala micro y nano dentro de las células vivas
Fecha:17 de noviembre de 2025
Fuente: Facultad de Ciencias, Universidad de Tokio
Resumen:Un nuevo microscopio de doble luz permite a los investigadores observar la actividad a micro y nanoescala dentro de células vivas sin utilizar colorantes. El sistema captura simultáneamente estructuras detalladas y diminutas partículas en movimiento, proporcionando una visión más completa del comportamiento celular. Sus creadores lo probaron analizando los cambios durante la muerte celular y lograron estimar el tamaño y el índice de refracción de las partículas. Esperan ampliar la técnica para obtener imágenes de partículas tan pequeñas como los virus.
HISTORIA COMPLETA
Ilustración conceptual del microscopio de dispersión cuantitativa bidireccional, que detecta la luz dispersada hacia adelante y hacia atrás por las células. Esta doble detección permite visualizar estructuras que abarcan desde la morfología celular completa hasta partículas a nanoescala. Crédito: Horie et al., 2025
Los investigadores Kohki Horie, Keiichiro Toda, Takuma Nakamura y Takuro Ideguchi, de la Universidad de Tokio, han creado un microscopio capaz de detectar señales en un rango de intensidad catorce veces mayor que el de los instrumentos estándar. El sistema también funciona sin marcadores, es decir, no requiere tintes añadidos. Este método delicado permite que las células permanezcan intactas durante la obtención de imágenes a largo plazo, lo que podría beneficiar las pruebas y el control de calidad en entornos farmacéuticos y biotecnológicos. El estudio se publica en Nature Communications .
Los microscopios han impulsado el progreso científico desde el siglo XVI, pero las mejoras significativas a menudo han requerido herramientas cada vez más especializadas. A medida que las técnicas se volvieron más avanzadas, también se presentaron limitaciones en cuanto a lo que podían medir. La microscopía de fase cuantitativa (QPM) utiliza la luz dispersada hacia adelante para visualizar estructuras a microescala (en este estudio, por encima de los 100 nanómetros), lo que la hace útil para capturar imágenes fijas de características celulares complejas. Sin embargo, la QPM no puede detectar partículas muy pequeñas. La microscopía de dispersión interferométrica (iSCAT) funciona de manera diferente, capturando la luz retrodispersada, y puede detectar estructuras tan pequeñas como proteínas individuales. Si bien la iSCAT permite a los investigadores rastrear partículas individuales y observar cambios rápidos dentro de las células, carece de la visión más amplia que ofrece la QPM.
Capturar dos direcciones de luz a la vez
"Me gustaría comprender los procesos dinámicos que ocurren dentro de las células vivas utilizando métodos no invasivos", dice Horie, uno de los primeros autores.
Motivados por este objetivo, el equipo examinó si la captación simultánea de luz desde ambas direcciones podría salvar la brecha y revelar la actividad en un amplio rango de tamaños y movimientos en una sola imagen. Para explorar la idea y confirmar que su microscopio funcionaba según lo previsto, observaron el comportamiento de las células durante la muerte celular. En un experimento, capturaron una imagen que contenía información tanto de la luz que viajaba hacia adelante como hacia atrás.
Separación de señales superpuestas
"Nuestro mayor desafío", explica Toda, otro de los primeros autores, "fue separar claramente dos tipos de señales de una sola imagen, manteniendo el ruido bajo y evitando que se mezclaran".
Los investigadores lograron identificar el movimiento tanto de estructuras celulares grandes (micro) como de partículas mucho más pequeñas (nano). Al comparar los patrones de luz dispersada hacia adelante y hacia atrás, pudieron estimar el tamaño de cada partícula y su índice de refracción, que describe la intensidad con la que la luz se desvía o se dispersa al atravesar un material.
Aplicaciones futuras para partículas más pequeñas
«Planeamos estudiar partículas aún más pequeñas», dice Toda, pensando ya en futuras investigaciones, «como exosomas y virus, y estimar su tamaño e índice de refracción en diferentes muestras. También queremos revelar cómo las células vivas se encaminan hacia la muerte controlando su estado y verificando nuestros resultados con otras técnicas».
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Fuente de la historia:
Materiales proporcionados por la Facultad de Ciencias de la Universidad de Tokio . Nota: El contenido puede haber sido editado por estilo y extensión.
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Escuela de Ciencias, Universidad de Tokio. «El “Gran Microscopio Unificado” revela los mundos micro y nano en una sola imagen». ScienceDaily. ScienceDaily, 17 de noviembre de 2025. < www.sciencedaily.com/releases/2025/11/251117091134.htm > .
