Imágenes de células vivas
La obtención de imágenes de células vivas es el estudio de células vivas mediante microscopía de lapso de tiempo . Los científicos lo utilizan para obtener una mejor comprensión de la función biológica a través del estudio de la dinámica celular. [1] La obtención de imágenes de células vivas fue pionera en la primera década del siglo XXI. Julius Ries hizo una de las primeras películas microcinematográficas de células en lapso de tiempo, que muestra la fertilización y el desarrollo del huevo de erizo de mar . [2] Desde entonces, se han desarrollado varios métodos de microscopía para estudiar las células vivas en mayor detalle con menos esfuerzo. Se ha utilizado un tipo más nuevo de imágenes que utilizan puntos cuánticos , ya que se ha demostrado que son más estables. [3]El desarrollo de la microscopía holotomográfica ha ignorado la fototoxicidad y otras desventajas derivadas de la tinción al implementar la tinción digital basada en el índice de refracción de las células. [4] [5]
Los sistemas biológicos existen como una interacción compleja de innumerables componentes celulares que interactúan en cuatro dimensiones para producir el fenómeno llamado vida. Si bien es común reducir los organismos vivos a muestras no vivas para adaptarse a las herramientas tradicionales de imágenes estáticas, cuanto más se desvía la muestra de las condiciones nativas, es más probable que los delicados procesos en cuestión presenten perturbaciones. [6] La onerosa tarea de capturar la verdadera identidad fisiológica del tejido vivo, por lo tanto, requiere visualización de alta resolución en el espacio y el tiempo dentro del organismo padre. [7] Los avances tecnológicos de las imágenes de células vivas, diseñadas para proporcionar imágenes espacio-temporales deeventos subcelulares en tiempo real, tiene un papel importante para corroborar la relevancia biológica de los cambios fisiológicos observados durante la experimentación. Debido a su relación contigua con las condiciones fisiológicas, los ensayos de células vivas se consideran el estándar para sondear eventos celulares complejos y dinámicos. [8] A medida que los procesos dinámicos como la migración , el desarrollo celular y el tráfico intracelular se convierten cada vez más en el foco de la investigación biológica, las técnicas capaces de capturar datos tridimensionales en tiempo real para redes celulares ( in situ ) y organismos completos ( in vivo) se convertirán en herramientas indispensables para comprender los sistemas biológicos. La aceptación general de las imágenes de células vivas ha llevado a una rápida expansión en el número de médicos y ha establecido la necesidad de una mayor resolución espacial y temporal sin comprometer la salud de la célula. [9]
Antes de la introducción del microscopio de contraste de fase , era difícil observar células vivas. Como las células vivas son translúcidas, deben teñirse para que sean visibles en un microscopio óptico tradicional . Desafortunadamente, el proceso de teñir las células generalmente las mata. Con la invención de la microscopía de contraste de fases fue posible observar en detalle células vivas no teñidas. Después de su introducción en la década de 1940, las imágenes de células vivas se popularizaron rápidamente utilizando microscopía de contraste de fase. [11] El microscopio de contraste de fase se popularizó a través de una serie de películas de lapso de tiempo (ver video), grabadas con una cámara de película fotográfica. [12] Su inventor, Frits Zernike, fue galardonado con el Premio Nobel en 1953. [13] Otras técnicas posteriores de contraste de fase utilizadas para observar células no teñidas son la modulación de Hoffman y la microscopía de contraste de interferencia diferencial.
La microscopía de contraste de fases no tiene la capacidad de observar proteínas específicas u otros compuestos químicos orgánicos que forman la compleja maquinaria de una célula. Por lo tanto, se han desarrollado tintes fluorescentes sintéticos y orgánicos para marcar dichos compuestos, haciéndolos observables mediante microscopía fluorescente (ver video). [15] Sin embargo, las manchas fluorescentes son fototóxicas , invasivas y blanqueantes cuando se observan. Esto limita su uso cuando se observan células vivas durante períodos prolongados. Por lo tanto, las técnicas de contraste de fase no invasivas se utilizan a menudo como un complemento vital de la microscopía fluorescente en aplicaciones de imágenes de células vivas. [16] [17]
