Científicos logran grabar en vídeo en 3D del interior de una célula
En 1665, el científico inglés Robert Hooke descubrió gracias al microscopio que el corcho estaba formado por pequeñas celdillas. Les llamó células y, nueve años después, el neerlandés Leeuwenhoek consiguió fabricar lentes mucho más potentes y, con ellas, descubrió que había todo un mundo de células: bacterias protozoos… La obsesión por el pulido de lentes supuso una carrera tecnológica por conseguir el mayor aumento posible para explorar lo que, a ojo desnudo, es inobservable. Tardamos más de un siglo en concluir que todos los organismos estamos formados por células y aún nos quedaba un largo camino para desencriptar todo lo que empaquetaban entre sus membranas.
Desarrollamos tintes con los que aumentar el contraste entre los distintos orgánulos de su interior, creamos microscopios más poderosos, que, en lugar de aprovechar la luz, disparan electrones. Creamos incluso una suerte de agujas de vinilo cuánticas con una sensibilidad tal que, en lugar de seguir los surcos de un LD, suben y bajan por relieves de pocos átomos de desnivel. Pero la célula no solo está llena de “maquinaria” hasta rebosar, está en movimiento. Esa misma maquinaria cambia de forma y de ubicación, interactúa y se revuelve. No solo necesitábamos técnicas de imagen con una mayor resolución espacial, necesitábamos darles movimiento. Necesitábamos a los Lumière de la biología celular y no solo acaban de llegar, sino que su película es en 3D.
Fotogramas por segundo
Investigadores de la Universidad de Tokio, en colaboración con otras instituciones, acaban de publicar en la revista científica Nature Communications una nueva técnica de tomografía de difracción óptica fototérmica de infrarrojo medio. Dicho de otro modo: una forma de observar secciones de una célula como si fueran cortes de fiambre, pero cortarla realmente, aprovechando cómo la luz visible se dispersa al atravesar distintas sustancias y cómo responden las distintas moléculas a la luz infrarroja.
Paso por paso, podríamos decir que la técnica ilumina la muestra con luz infrarroja, invisible para nuestros ojos. Esta hace vibrar los enlaces químicos entre los átomos que forman las moléculas de la célula. Encendiendo y apagando varias veces desde 11 ángulos diferentes el infrarrojo comparan la respuesta de las moléculas y calibran el dispositivo para reducir el ruido de fondo. A continuación, usan luz visible para observar reconstruir la composición de distintas partes de la célula en función de cómo desvían la luz sus moléculas, pues el ángulo dependerá de cuánto vibren y eso, a su vez, dependerá de su composición. Este último paso también lo repiten desde diferentes ángulos, permitiendo reconstruir una imagen tridimensional.
La película
Sin embargo, esto no habría supuesto un gran avance. La tomografía de difracción óptica fototérmica de infrarrojo medio ya existía. La diferencia está en otro detalle: la técnica de estos investigadores es capaz de tomar varias imágenes por segundo y eso significa una cosa: movimiento.
"Anteriormente, la tomografía fototérmica de infrarrojo medio tridimensional estaba limitada a menos de 0,05 imágenes por segundo, principalmente porque el promedio de señales y las mediciones secuenciales desde diferentes ángulos de iluminación requerían un tiempo considerable", explicó Masato Fukushima, autor del estudio y estudiante de doctorado en el Departamento de Física. "Sin embargo, hemos desarrollado una nueva técnica que alcanza 19,2 imágenes por segundo, lo que nos permite adquirir una imagen tridimensional completa cada 52 milisegundos (milésimas de segundo), aproximadamente 400 veces más rápido que los enfoques anteriores".
Cine
Y es que, hasta ahora, la tomografía de difracción óptica fototérmica de infrarrojo más rápida solo lograba tomar 0,05 imágenes por segundo. Para hacernos una idea, eso serían 3 imágenes por segundo. Habría sido osado llamar vídeo a aquello cuando las primeras grabaciones, como Roundhay Garden Scene (1888) mostraba entre 10 y 12 fotogramas por segundo. Es más, aunque ahora estemos acostumbrados a 24 fotogramas por segundo, no fue hasta la llegada del cine sonoro que las películas superaron los 16 fps. La técnica que presentan estos investigadores es incluso más rápida que aquellas películas de Harold Lloyd o Charles Chaplin. Una diferencia notable que ya nos permite hablar de vídeos en 3D. "Nuestra investigación transforma esta técnica de un método utilizado principalmente para observar muestras relativamente estáticas en una herramienta capaz de investigar cuantitativamente procesos biológicos rápidos en tres dimensiones", añade Fukushima.
Porque lo que realmente quieren no es nutrir la industria del entretenimiento, claro. Buscan aplicar todo esto a la investigación biomédica. Así concluye Takuro Ideguchi, otro de los investigadores del estudio: "Nuestro siguiente paso es abordar cuestiones biológicas fundamentales que no pueden explorarse con técnicas convencionales. Una fortaleza clave de la imagen química sin marcadores es su capacidad de proporcionar información cuantitativa sobre la composición química de las células vivas”.
QUE NO TE LA CUELEN:
- A pesar de que podemos hablar de vídeo con todo el rigor, no cabe esperar una película como las que hacen nuestros teléfonos y videocámaras, por supuesto. Es simplemente una técnica de imagen por microscopía que permite captar el movimiento y que, en este caso, ya ha permitido observar gotas lipídicas transportando lípidos (no iban a transportar patatas), que son una de las fuentes de energía de la célula.
REFERENCIAS (MLA):
- Fukushima, Masato, et al. "Video-Rate Volumetric Chemical Imaging via Mid-Infrared Photothermal Optical Diffraction Tomography." Nature Communications, vol. 17, no. 11, 2026, p. 78699. Nature, doi:10.1038/s41467-026-78699-z


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