La microscopia ottica non lineare ha rivoluzionato la nostra capacità di osservare e comprendere processi biologici complessi. Tuttavia, la luce può danneggiare anche la materia vivente. Tuttavia, il meccanismo dietro la perturbazione irreversibile dei processi cellulari da parte della luce intensa rimane poco compreso.
Per colmare questa lacuna, i gruppi di ricerca di Hanieh Fattahi e Daniel Wehner del Max Planck Institute for the Science of Light (MPL) e del Max-Planck-Zentrum für Physik und Medizin hanno unito le forze per identificare le condizioni in cui i laser pulsati intensi possono essere utilizzato in vivo senza danneggiare l'organismo.
Il team internazionale con sede a Erlangen ha utilizzato la specie vertebrata del pesce zebra per approfondire i meccanismi del fotodanneggiamento nei tessuti profondi a livello cellulare, innescato da impulsi di eccitazione al femtosecondo. I risultati sono stati pubblicati in Communications Physics .
Soyeon Jun, il primo autore della pubblicazione e dottorando nel gruppo "Femtosecond Fieldoscopy" del MPL guidato da Fattahi, spiega:"Abbiamo dimostrato che il danno al sistema nervoso centrale (SNC) del pesce zebra, quando irradiato da impulsi al femtosecondo a 1.030 nm , si verifica improvvisamente alle intensità di picco estreme richieste per la formazione del plasma a bassa densità."
Ciò consente un aumento non invasivo del tempo di permanenza dell'imaging e del flusso di fotoni durante l'irradiazione a 1.030 nm, purché l'intensità di picco sia inferiore alla soglia di bassa densità plasmatica. Questo è fondamentale per la microscopia non lineare senza etichette.
"Questi risultati contribuiscono in modo significativo ai progressi nelle tecniche di imaging dei tessuti profondi e nelle tecniche innovative di microscopia, come la fieldoscopia a femtosecondi, che è attualmente in fase di sviluppo nel mio gruppo. Questa tecnica consente l'acquisizione di immagini ad alta risoluzione spaziale, senza etichetta con risoluzione temporale ad attosecondi, " dice Fattahi.
"I nostri risultati non solo evidenziano il valore delle collaborazioni nei campi della fisica e della biologia, ma aprono anche la strada ad applicazioni in vivo per ottenere manipolazioni precise basate sulla luce del sistema nervoso centrale", aggiunge Wehner, capo del gruppo di ricerca Neuroregenerazione.
Nota di correzione (28/05/2024):la lunghezza d'onda degli impulsi al femtosecondo è stata corretta a 1.030 nm.
