Cualquiera que haya tenido un telescopio probablemente haya intentado mirar por el extremo equivocado para ver si funciona al revés, es decir, como un microscopio. Alerta de spoiler: no lo hace.
Ahora, un equipo de investigadores inspirado por los extraños ojos de una criatura marina ha descubierto una manera de hacerlo. Al voltear los espejos y las lentes que se usan en ciertos tipos de telescopios, han creado un nuevo tipo de microscopio que se puede usar para obtener imágenes de muestras que flotan en cualquier tipo de líquido, incluso el interior de órganos transparentes, al tiempo que retienen suficiente luz para permitir un alto aumento. El diseño podría ayudar a los científicos a lograr un aumento lo suficientemente alto como para estudiar estructuras diminutas, como los axones largos y delgados que conectan las neuronas en el cerebro o las proteínas individuales o las moléculas de ARN dentro de las células.
“Es agradable ver que incluso algo tan básico como una lente aún podría generar interés y todavía hay espacio para hacer algún trabajo que ayudaría a mucha gente”, dice Kimani Touissant, ingeniera eléctrica de la Universidad de Brown. Él dice que el diseño podría ser útil en su trabajo, en el que usa láseres para grabar patrones en geles que imitan el colágeno y actúan como andamios para las células.
Con un aumento muy alto, la luz que se concentra en una muestra puede dispersarse a su alrededor, desenfocando y oscureciendo la imagen. Para solucionar ese problema, los científicos que usan microscopios tradicionales basados en lentes cubren su muestra con una capa delgada de aceite o agua, luego sumergen la lente de su dispositivo en el líquido, minimizando el grado de dispersión de la luz. Pero esta técnica requiere que los instrumentos tengan diferentes lentes para diferentes tipos de líquido, lo que lo convierte en un proceso costoso y quisquilloso y limita las formas en que se pueden preparar las muestras.
Entra Fabian Voigt, biólogo molecular de la Universidad de Harvard e inventor del nuevo diseño. Estaba leyendo un libro sobre la visión de los animales cuando se encontró con el extraño caso de los ojos de las vieiras. A diferencia de la mayoría de los animales, cuyos ojos cuentan con retinas que envían imágenes al cerebro, las vieiras tienen mantos cubiertos con cientos de pequeños puntos azules, cada uno de los cuales contiene un espejo curvo en la parte posterior. A medida que la luz pasa a través de la lente de cada ojo, su espejo interior refleja la luz de nuevo en los fotorreceptores de la criatura para crear una imagen que luego permite que la vieira responda a su entorno.
Astrónomo aficionado desde que era un adolescente, Voigt se dio cuenta de que el diseño del ojo de vieira se parecía a un tipo de telescopio inventado hace casi 100 años llamado telescopio Schmidt. El telescopio espacial Kepler, que orbita la Tierra, utiliza un diseño de espejo curvo similar para ampliar la luz lejana de los exoplanetas. Voigt se dio cuenta de que al encoger el espejo, usar láseres para la luz y llenar el espacio entre el espejo y el detector con líquido para minimizar la dispersión de la luz, el diseño podría adaptarse para caber dentro de un microscopio.
Entonces, Voigt y sus colegas construyeron un prototipo basado en esas especificaciones. La luz entra desde la parte superior, pasa a través de una placa curva que corrige la curvatura del espejo, luego rebota en un espejo para golpear una muestra y ampliarla. El espejo curvo puede ampliar la imagen como una lente, dice Voigt. Permite a los investigadores observar muestras suspendidas en cualquier tipo de líquido, simplificando el proceso. Voigt dice que el diseño podría ser particularmente útil para los investigadores que estudian órganos o incluso organismos completos, como ratones o embriones, que se han vuelto completamente transparentes al eliminar artificialmente su pigmento.
Los investigadores probaron su prototipo haciendo brillar un láser sobre muestras transparentes, incluidos los músculos de la cola de un renacuajo, el cerebro de un ratón y un embrión de pollo completo. Estas imágenes, informaron los investigadores el mes pasado en Naturaleza Biotecnologíaeran tan claros como los que se pueden lograr con microscopios ópticos convencionalesa pesar de utilizar un diseño más simple y brindar más flexibilidad en la forma en que los investigadores preparan las muestras.
El diseño del espejo podría resultar útil para los investigadores que buscan rastrear el camino de los axones de un ratón que se enrollan en todo el cerebro, dice Adam Glaser, ingeniero del Instituto Allen de Dinámica Neural que está trabajando en el mapeo del cerebro. Los axones pueden tener docenas de milímetros de largo pero solo nanómetros de ancho, lo que hace que mapear todo el cerebro del ratón sea una tarea hercúlea. También es costoso hacerlo con microscopios disponibles en el mercado, que requieren numerosos lentes y son complicados de operar. El nuevo diseño, por el contrario, podría ser más fácil de usar porque solo requiere un espejo y, dado que puede generar imágenes a través de cualquier tipo de líquido, permite a los investigadores ser más flexibles en la forma en que preparan sus muestras de cerebro.
Glaser agrega que el nuevo microscopio también podría ayudar a los investigadores a observar moléculas de ARN dentro de las neuronas que podrían revelar qué genes está expresando cada célula. “Tomar prestado de la astronomía es una forma maravillosamente eficiente y creativa de hacer ciencia”, dice.
