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José Ramón Isasi Allica,, Profesor de Química Física de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Navarra

Superresolución nanoscópica

jue, 09 oct 2014 14:21:00 +0000 Publicado en Diario de Navarra

"Es imposible discernir dos elementos más cercanos entre sí que la mitad de la longitud de onda de la luz empleada." Este es el límite de la microscopía óptica, definido ya a finales del s. XIX por el físico alemán Abbe, y que nos impide obtener imágenes detalladas de las estructuras internas de células y microorganismos por culpa de la difracción de la luz. ¿Y qué hacemos si queremos "ver" algo más pequeño? En la primera mitad del s. XX se desarrolló el microscopio electrónico: la longitud de onda de un electrón es muchísimo más pequeña que la de la luz visible. Problema solucionado, si no fuera por sus limitaciones a la hora de analizar especímenes vivos.

Un microscopio de fluorescencia detecta la luz visible emitida por la muestra, en vez de la reflejada o la absorbida en un microscopio óptico tradicional. Esta técnica tiene la ventaja de que puede utilizarse en células vivas y permite conseguir un gran contraste entre unas células y otras. Se puede, por ejemplo, marcar alguna molécula que nos interese investigar "pegándole" una etiqueta fluorescente. De hecho, la microscopía de fluorescencia se emplea por ejemplo en la Clínica Universidad de Navarra para la cirugía de tumores cerebrales.

¿Y qué pasa con la barrera teórica de la resolución? Por sí misma, esta técnica no sería suficiente. Hace falta dar un paso adicional. Más bien un salto. O dos tipos de saltos, ya que, como ocurre con frecuencia en estos galardones, se han premiado en esta ocasión dos métodos muy diferentes para sobrepasar la barrera. En el primero de ellos, desarrollado por Stefan Hell, (denominado STED o "depleción de la emisión estimulada"), la muestra recibe dos haces de luz: el primero ilumina la muestra, que se vería borrosa, según lo esperado, si no fuese por el segundo haz, que la "apaga" antes de que la luz salga de ella. Bueno, no del todo, porque la intensidad de este segundo haz "apagador" es mínima sobre el punto que se está enfocando, que será lo único que veamos. La segunda metodología se basa en la posibilidad de medir la fluorescencia emitida por moléculas individuales, demostrada por W.E. Moerner a finales de los 80. Poco después, Eric Betzig pudo aplicar esta idea al desarrollar la microscopía de localización fotoactivada (PALM). Con una iluminación muy débil sólo se consigue que brillen unas pocas moléculas, bastante separadas entre sí, de modo que pueden localizarse de modo muy preciso, al no interferir entre ellas. Si se repite esta captura de imagen unas cuantas veces (iluminando otras cuantas moléculas aleatoriamente distribuidas en la muestra) sólo queda superponer las fotografías capturadas, para conseguir una imagen de gran resolución.

Este año, el Nobel de Física ha premiado una luz más eficiente y por tanto más "ecológica" (los LED) y el de Química un nuevo modo de iluminar la belleza que se esconde en lo diminuto.