Imagens selvagens revelam uma onda de choque viajando através de uma única célula: WebCuriosos
Num feito de engenhosidade espetacular, os cientistas conseguiram pela primeira vez capturar em filme uma onda de choque microscópica viajando através de uma única célula humana.
Usando um sistema chamado circuito de espectro, uma equipe liderada pelo engenheiro Takao Saiki, da Universidade de Tóquio, alcançou a resolução em nanoescala e a velocidade necessária para capturar, quadro a quadro, o movimento de um choque acústico subaquático ao passar por um ambiente cultivado. Célula HeLa, do começo ao fim.
As imagens resultantes revelam novas informações sobre como os choques interagem com as células biológicas, e a descoberta também oferece um caminho para a compreensão da terapia por ondas de choque e a caracterização das células com base nas suas propriedades acústicas.
“Pela primeira vez na história, até onde sabemos, observamos diretamente a interação entre uma célula biológica e uma onda de choque, e demonstramos experimentalmente que a velocidade da onda de choque que se propaga dentro da célula é mais rápida do que fora da célula. célula,” O link explica.
“Além disso, nossa abordagem nos permitiu demonstrar fotografia de alta velocidade em um amplo intervalo de tempo, que inclui picossegundo (um trilionésimo de segundo), nanossegundo (um bilionésimo de segundo) e milissegundo (um milésimo de segundo). ) escalas de tempo.”
Tirar imagens de células individuais é difícil. Eles são muito frágeis e facilmente danificados, para começar. E eles são minúsculos, exigindo recursos de resolução extremamente alta. Por serem tão pequenos, também não demora muito para que algo se mova de um lado para o outro da célula. Se você piscar, você realmente sentirá falta.
Portanto, qualquer sistema projetado para gerar imagens da propagação de ondas de choque através de uma célula precisa atender a vários requisitos. Deve funcionar em escalas incrivelmente pequenas, tanto espacial como temporalmente. E precisa ser capaz de fazer isso sem danificar a célula.
O circuito do espectro é um circuito óptico que funciona com luz, em vez de eletricidade. A equipe usa isso para gerar pulsos de laser que não danificam a célula, enviando-os para uma célula colocada em um prato com água em diferentes intervalos de nanossegundos.
Em seguida, eles usaram uma técnica de imagem chamada fotografia de mapeamento totalmente óptico com tempo sequencial, ou CARIMBOque utiliza fotografia estourada para gerar uma série de imagens sequenciais em escalas de tempo curtas.
Essa câmera foi usada para fotografar a onda enquanto ela viajava pela célula, capturando quadros em intervalos de 1,5 nanossegundos e um tempo de exposição para cada quadro de 44 picossegundos. Os resultados mostram claramente a frente de onda conforme ela se move de um lado para o outro da célula.
A tecnologia não tem aplicações apenas em imagens biológicas. Os pesquisadores também o usaram para visualizar os efeitos da ablação a laser no vidro.
Eles dispararam pulsos de laser de femtosegundo (um quatrilionésimo de segundo) em uma folha de vidro e foram capazes de observar em detalhes o processo do laser atingindo o vidro, a onda de choque e a ablação, em diferentes escalas de tempo.
A tecnologia, diz a equipe, dá aos cientistas uma nova ferramenta para compreender interações microscópicas e rápidas, dividindo-as em uma série de processos que podem ajudar a desenvolver melhores ferramentas para controlá-las. Isto tem implicações abrangentes.
“Nossa tecnologia oferece oportunidades para revelar fenômenos de alta velocidade úteis, mas desconhecidos, permitindo-nos observar e analisar esses processos ultrarrápidos”, diz o engenheiro Keiichi Nakagawa da Universidade de Tóquio.
“Em seguida, planejamos usar nossa técnica de imagem para visualizar como as células interagem com ondas acústicas, como aquelas usadas em ultrassom e terapia por ondas de choque. Ao fazer isso, pretendemos compreender os processos físicos primários que ativam efeitos terapêuticos subsequentes no ser humano corpo.”
A pesquisa foi publicada em Avanços da Ciência.
