A nova imagem resi de resolução de 0,9 nanômetros discrimina entre moléculas em uma membrana celular humana muito mais acentuada do que uma técnica existente de 7 nanômetros. Crédito: Luciano A. Masullo et al./nat. Nanotecnologia. (CC por 4.0)
Os cientistas mapearam moléculas individuais de açúcar na superfície das células em uma resolução que antes era considerada impossível para microscópios leves. É a primeira resolução óptica de sub-nanômetros alcançada nas células, diz Sabrina Simoncelli, química da University College London, que chama os resultados de “inovadores”.
Toda célula no corpo humano é envolto em um revestimento açucarado chamado glicocalíxo. Ajuda as células a se comunicarem e com o sistema imunológico, a combater vírus e, em alguns casos, espalhar câncer. Até agora, nenhuma ferramenta de imagem poderia mostrar as minúsculas moléculas de açúcar do glicocalíxo – cada uma das quais tem cerca de um nanômetro de tamanho – em detalhes.
Agora, os pesquisadores encontraram uma maneira de imaginar os açúcares com uma resolução de apenas 9 Ångström-0,9 nanômetros-usando um microscópio leve no meio da prateleira. Em um artigo publicado em Nanotecnologia da natureza em 28 de julho1eles revelam o arranjo de açúcar na superfície das células vivas que alinham os pequenos vasos sanguíneos dos seres humanos.
Os autores dizem que sua técnica de imagem pode ajudar os pesquisadores a entender como é um glicocalíxo saudável e estudar como muda em doenças como câncer e distúrbios imunológicos, ou em resposta a drogas.
“Quando eu iniciei meu doutorado, a melhor resolução que você poderia obter de um único açúcar era uma imagem embaçada”, diz o co-autor do estudo Karim Almahayni, biofísico do Instituto Max Planck para a ciência da luz em Erlangen, Alemanha, que concluiu seu doutorado neste mês. “O próximo passo é entender como esses açúcares na superfície celular mudam durante a saúde e a doença”, acrescenta. “Queremos julgar uma célula por sua capa.”
Além do limite
Microscópios leves normalmente desbotam as estruturas menores que 200 nanômetros. As ferramentas de imagem de super-resolução alcançaram resoluções de 10 a 20 nanômetros, mas ainda não possuem a precisão necessária para distinguir entre açúcares individuais que ficam a menos de 10 nanômetros separados no glicocalíxo.
Os açúcares também são notoriamente difíceis de marcar com marcadores visíveis que os fazem aparecer sob um microscópio. “Eles não podem ser geneticamente modificados e não há anticorpos para atingir -os”, explica Simoncelli.
Para superar esses desafios, Almahayni e seus colegas combinaram duas técnicas de conquista do Prêmio Nobel. Um é a microscopia de fluorescência de super-resolução, que usa tags fluorescentes piscantes para mapear moléculas; O outro é a química de cliques, que liga duas moléculas e pode ser usada dentro das células.
Os autores queriam imaginar dois tipos de açúcar-ácidos siálicos e N-acetylactoSamina-na superfície das células que revestem os capilares do sangue. Eles começaram alimentando os açúcares modificados, que as células adicionaram ao seu revestimento natural de açúcar. Esses açúcares modificados carregavam uma etiqueta química que permitia aos pesquisadores anexar fios de DNA de seis tipos diferentes às moléculas de açúcar do glicocalíxo, que serviram como ponto de encrebração.
