05/05/2016
Un argomento di notevole interesse sia nell’ambito delle scienze della vita che fisiche è rappresentato dalla caratterizzazione non invasiva di oggetti microscopici all’interno di un sistema eterogeneo complesso utilizzando la microscopia ottica lineare e non lineare.
Le microscopie a fluorescenza, sia confocale che multi-fotone, rivestono un ruolo di fondamentale importanza per l’imaging di campioni biologici. Tuttavia, queste tecniche mostrano importanti limitazioni dovute alla necessità di introdurre un label chimico, che potrebbe interferire con le funzionalità biologiche. È importante evidenziare che in alcuni casi come per esempio i lipidi, che svolgono un ruolo fondamentale nella biologia cellulare, non è possibile introdurre un label fluorescente. Vi è, pertanto, la forte necessità di sviluppare tecniche di microscopia ottica label free che permettono di investigare tutte le questioni lasciate irrisolte dalla impossibilità di introdurre un label fluorescente.
Per l’imaging, altro importante recente aspetto di grande importanza è l’analisi quantitativa. Generalmente, le immagini di cellule forniscono una visione qualitativa della struttura e della distribuzione spaziale degli organelli all’interno della cellula, mentre una identificazione e una quantificazione accurata sono necessarie per ottenere da un esperimento dei risultati la cui interpretazione non dipende dall’operatore per comparare in maniera oggettiva le immagini.
Per tentare di affrontare queste sfide, nell’ambito della ‘facility di Bioimaging’ (http://www.ibp.cnr.it/facilities/bioimaging-facility) fondata e diretta da Alberto Luini dell’Ibp-Cnr nell’Area di Ricerca Napoli1, è in atto una collaborazione tra biologi, fisici e ingegneri con l’importante obiettivo di individuare e integrare ‘lo studio di problematiche biologiche, con lo sviluppo di tecniche innovative di microscopia non lineari basate su metodi di contrasto label free e con le tecniche di elaborazione delle immagini.
I primi risultati di questa collaborazioni sono stati recentemente pubblicati. Nel lavoro viene descritta la realizzazione di un microscopio non lineare, non disponibile commercialmente, basato sulle tecniche di Raman stimolato (http://www.na.imm.cnr.it/activities/raman-light-amplification/label-free-imaging-based-on-coherent-raman-microscopy-crm-applied-to-biology-and-medicine) e alcune tecniche di elaborazioni delle immagini che permettono di individuare in maniera automatica struttura di pochi micron all’interno delle cellule.
La realizzazione del microscopio non lineare è stata resa possibile anche grazie alla collaborazione e al supporto del Centro Nikon di Sesto Fiorentino nella persona di Giacomo Cozzi.
Persone di riferimento
Alberto Luini, Ibp-Cnr, Head of Bioimaging facility
Luigi Sirleto, Imm-Cnr (unità di Napoli)
Maria Frucci, Icar-Cnr (unità di Napoli)
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