(Una nova tècnica òptica permetrà observar l’activitat cel·lular en temps real a escala nanomètrica)

En qualsevol procés biològic es produeixen múltiples interaccions a nivell molecular que resulta impossible observar en temps real en cèl·lules vives, ja que els microscopis òptics actuals no poden enfocar la llum a escales inferiors a 350 nanòmetres.

No obstant, nous descobriments en l’àrea de la nanofotònica podrien permetre en breu la visualització de processos moleculars amb una resolució òptica de 10 nanòmetres.

Read more…

Així ho explica la investigadora María García-Parajo, líder del Laboratori de Bionanofotònica de l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC), a l’article “Optical antennas focus in on biology” que es publicarà demà, 1 d’abril, a l’edició on line de la revista Nature Photonics.

L’article comenta les implicacions que aquests nous desenvolupaments podrien tenir en l’àmbit de la biologia, una línia de recerca en què està treballant el grup de García-Parajo, i que podria revolucionar la investigació en biomedicina degut a les seves múltiples aplicacions. “El nostre objectiu és dissenyar i implementar sistemes que permetin estudiar la dinàmica i organització de les molècules a nivell individual i a escala nanomètrica en el seu entorn natural, així com manipular les seves funcions biològiques. Per tant, una part  important dels nostres esforços es concentren en el desenvolupament de la microscòpia òptica”, explica García-Parajo, “això permetrà millorar la comprensió sobre processos biològics que determinen la major part de les funcions i la dinàmica  cel·lular, i que són clau  per avançar en el desenvolupament de noves estratègies en la lluita contra el càncer o per combatre el virus de la SIDA i altres malalties d’origen infecciós”, conclou.

Les nanoantenes són un tipus d’eines òptiques avançades que permeten concentrar la radiació òptica i augmentar-la en una àrea molt petita a través d’una antena -de 70 a 100 nanòmetres de longitud-, que exerceix un efecte de ressonància i amplifica el camp de llum augmentant la seva intensitat en la part final, el que permet visualitzar l’activitat cel·lular a una escala de 10 nanòmetres. “Les investigacions que hem realitzat demostren que el desenvolupament d’aquests  sistemes és factible segons les lleis físiques”, indica García-Parajo “el següent pas és la seva implementació en l’àmbit de la biologia, una àrea en què ja estem treballant”.

Les investigacions que du a terme el grup de Bionanofotònica de l’IBEC centren la seva atenció en l’activitat a nivell molecular que té lloc a la membrana cel·lular i, especialment, en l’estudi dels receptors involucrats en el reconeixement de patogens i  l’adhesió cel·lular, així com els mecanismes d’acció que controlen l’agrupació d’aquests receptors.

Les nanoantenes òptiques formen part dels primers resultats que ofereix el projecte Bio-light Touch, inclòs al VI Programa Marc de la Unió Europea, dins la categoria de NEST Adventure -que s’atorga a projectes molt ambiciosos des del punt de vista científic, però que impliquen un risc elevat-. El seu objectiu és el desenvolupament d’un nou tipus de microscopi òptic que no només permeti visualitzar la dinàmica inter-molecular en cèl·lules vives, sinó també caracteritzar les seves funcions bioquímiques. En aquest projecte, coordinat per María García-Parajo, participa un equip multidisciplinari de físics, biòlegs i tècnics d’universitats, centres d’investigació i empreses de diversos països europeus, entre els quals, a més d’Espanya, s’inclouen Austria i Holanda.