Científicos del Trinity College Dublin y el Royal College of Surgeons de Irlanda han desarrollado tintes fluorescentes innovadores que cambian de color para visualizar diferentes entornos biológicos utilizando un solo tinte. Estos tintes, capaces de «encenderse» y «apagarse» dependiendo de su ubicación dentro de las estructuras celulares, permiten obtener imágenes de procesos celulares en tiempo real y con alto contraste. Este avance, publicado en la revista Chem, allana el camino para el progreso en los campos de la biodetección, la obtención de imágenes de administración de fármacos y el estudio de la dinámica celular. La investigación se beneficia de la colaboración internacional y de una importante financiación de organizaciones de investigación irlandesas, lo que promete una amplia gama de aplicaciones en biología y medicina. Crédito: SciTechDaily.com
Investigadores del Trinity College Dublin, en colaboración con el Royal College of Surgeons de Irlanda (RCSI), han desarrollado tintes fluorescentes especiales que cambian de color que, por primera vez, pueden utilizarse para visualizar simultáneamente múltiples entornos biológicos distintos utilizando un solo singular. teñir.
Cuando estos tintes se encapsulan en contenedores de entrega, como los utilizados en tecnologías como COVID-19 En las vacunas, se “iluminan” y emiten luz mediante un proceso llamado emisión inducida por agregación (AIE). Poco después de su introducción en las células, su luz «se apaga» antes de «volverse a encender» una vez que las células transportan los tintes en gotitas de lípidos celulares.
Técnicas de imagen avanzadas
Debido a que la luz que proviene del interior de las células es de un color diferente y se produce en una ventana de tiempo diferente a la luz que proviene del mismo tinte dentro de los vasos sanguíneos, los investigadores pueden utilizar una técnica llamada «Imagen de vida útil de fluorescencia» (FLIM) para distinguir entre los dos entornos en condiciones reales. tiempo.
El trabajo fue publicado recientemente en la principal revista internacional, Químico. El primer autor, el Dr. Adam Henwood, investigador principal de la Facultad de Química y del Trinity Biomedical Sciences Institute (TBSI), trabajó en este diseño con la estudiante de doctorado Connie Sigurvinsson.
El Dr. Henwood explicó: “La bioimagen se basa en tintes ‘encendidos/apagados’ en los que los tintes sólo emiten luz bajo un conjunto de condiciones, pero por lo demás se apagan. Esto es extremadamente útil, pero significa que solo puedes mirar un lugar a la vez bajo el microscopio. Lo interesante de este trabajo es que nuestros tintes alcanzan un punto óptimo que les otorga propiedades distintivas de encendido/apagado/encendido y, lo que es más importante, podemos observar y diferenciar entre estos diferentes estados «encendidos».
“Así que ambos vemos más y mejor que antes. Para hacer esto, cronometramos el tiempo que tarda la luz de nuestras muestras en llegar al microscopio: la luz de los contenedores de entrega tarda un poco más que la luz del interior de las células. Al recopilar suficientes señales de luz, podemos utilizar esta información para crear rápidamente imágenes 3D precisas de los dos entornos de tinte diferentes. Las diferencias temporales son pequeñas (unas pocas milmillonésimas de segundo en ambos casos), pero nuestro método es lo suficientemente sensible como para capturarlas.
Esta cualidad única significa que los tintes podrían tener una amplia gama de aplicaciones y, por ejemplo, tener el potencial de revolucionar los enfoques de biodetección e imágenes.
Cambios en la luminiscencia del mismo tinte, pasando del disolvente orgánico puro, izquierda, al agua, derecha. Crédito: Dr. Adam Henwood, Trinity College Dublin
Debido a que estos tintes pueden ayudar a los científicos a mapear estructuras complejas dentro de las células vivas con un contraste y especificidad tan altos, podrían ayudar a comprender cómo las células absorben y metabolizan los medicamentos o permitir a los científicos diseñar y realizar una serie de nuevos experimentos para comprender mejor. el complejo funcionamiento interno de las células y su muy importante maquinaria bioquímica.
En el artículo publicado en la revista, los científicos se centraron en el uso de tintes para obtener imágenes de gotitas de lípidos (grasa) celulares, que son un ejemplo de «orgánulos» importantes que forman las células vivas de la mayoría de los organismos complejos (como nosotros los humanos).
Ahora se cree que las gotitas de lípidos, que alguna vez se consideraron simples «depósitos de grasa», desempeñan un papel importante en la regulación del metabolismo celular, coordinando la absorción, distribución, almacenamiento y utilización de los lípidos dentro de las células. Debido a esta creciente comprensión de su importancia y al hecho de que los cambios repentinos en su actividad a menudo indican estrés celular, proporcionan un escenario de prueba útil para los tintes. Una posible vía para futuras investigaciones es ver si el equipo puede apuntar a otros orgánulos celulares importantes con sus tintes.
Thorfinnur Gunnlaugsson, profesor de química en la Trinity School of Chemistry y con base en TBSI, es el autor principal del artículo. Dijo:
“Poder monitorear la función celular o el flujo de moléculas o candidatos a fármacos dentro de las células mediante la observación de diferentes colores de emisión de fluorescencia es extremadamente atractivo. El gran avance aquí es que podemos resolver y utilizar la diferencia en sus tiempos de vida de fluorescencia para identificar estas mismas sondas en diferentes entornos celulares de forma rápida y precisa, permitiéndonos literalmente mapear su colorido «viaje en el tiempo» dentro de las células.
“Sin embargo, lo más interesante es que este fenómeno no se aplica a las imágenes celulares. Estos resultados abren nuevas posibilidades en todo, desde el estudio de la biología química, como hemos mostrado aquí, hasta muchas otras aplicaciones médicas e incluso en la generación de nuevos materiales funcionales para su uso más allá de la biología. En principio, cualquier material molecular o nanomaterial que requiera un movimiento molecular controlado puede mapearse y refinarse utilizando nuestro nuevo método.
Aplicaciones potenciales y direcciones futuras.
Y aquí es precisamente donde los autores pretenden lanzar una amplia red. Visualizan muchas posibilidades nuevas para estos tintes, y señalan que su excepcional sensibilidad es de interés para desarrollar sensores para detectar contaminantes ambientales peligrosos o para utilizar sus propiedades luminosas y de emisión de luz para impulsar transformaciones químicas análogas a las de la naturaleza. fotosíntesis.
La investigación tiene una dimensión tanto internacional (están representados ocho países) como irlandesa, y los principales organismos de financiación de este último, el Consejo Irlandés de Investigación (IRC) y la Fundación Científica de Irlanda, desempeñan ambos un papel clave de apoyo financiero. El más notable es el Centro de Investigación Farmacéutica de SFI, SSPC, que financió principalmente el trabajo, junto con contribuciones del Centro SFI AMBER y el Centro EPSRC-SFI con sede en AMBER para el programa de formación doctoral.
El profesor Damien Thompson, catedrático de Física de la Universidad de Limerick y director del SSPC, dijo: “Como centro seguimos avanzando y creando nuevos conocimientos en la interfaz de los materiales y la biología. Este trabajo colaborativo entre dos de nuestros investigadores principales en Trinity y RCSI destaca el poder de la ciencia básica para impulsar la innovación en medicina. Cuanto más de cerca observemos la interfaz molécula-célula y, lo que es más importante, cuanto mejor podamos ver, en tiempo real, cómo las moléculas se difunden de un lugar a otro dentro de las nanomáquinas celulares, más nos acercaremos a la realización del sueño de comprensión de Richard Feynman. todo lo que hacen los seres vivos gracias a los movimientos y sacudidas de los átomos.
“Pero sólo recientemente los investigadores han tenido suficientes recursos experimentales y computacionales para rastrear estos movimientos y vibraciones en entornos biológicos complejos. Este nuevo e interesante trabajo demuestra imágenes más específicas y de alto contraste de la dinámica subcelular, lo que a su vez permitirá a los investigadores desarrollar formulaciones de fármacos más eficaces con efectos secundarios reducidos.
El profesor Donal O’Shea, que supervisó la investigación, es un experto en imágenes celulares que trabaja en el Departamento de Química y en el RCSI Super-Resolution Imaging Consortium (financiado por Science Foundation Ireland, SFI). Añadió: “Nuestro uso de FLIM para rastrear las interacciones dinámicas de AIE con células vivas es un enfoque que puede tener una amplia aplicabilidad para otros sistemas de fluoróforos, permitiendo adquirir información que antes estaba oculta. »
Referencia: “Imágenes de fluorescencia resueltas en el tiempo con nanopartículas AIE que cambian de color y “encendido/apagado”” por Adam F. Henwood, Niamh Curtin, Sandra Estalayo-Adrián, Aramballi J. Savyasachi, Tómas A. Gudmundsson, June I. Lovitt, L. Constance Sigurvinsson, Hannah L. Dalton, Chris S. Hawes, Denis Jacquemin, Donal F. O’Shea y Thorfinnur Gunnlaugsson, 1 de diciembre de 2023. Química. DOI: 10.1016/j.chempr.2023.10.001
El estudio fue financiado por el Consejo Irlandés de Investigación y la Fundación Científica de Irlanda.
La nave espacial Juno de la NASA ha detectado la elusiva quinta luna de Júpiter transitando por la Gran Mancha Roja del planeta gigante, brindando a los astrónomos una vista poco común de este pequeño pero intrigante satélite natural.
JúpiterLas lunas más famosas de la astronáutica son sus cuatro satélites galileanos: yo, Europa, Ganímedes Y Calisto, cada uno de los cuales tiene varios miles de kilómetros de ancho. La quinta luna de Júpiter descubierta, y la quinta más grande de las 95 lunas conocidas del planeta, es Amaltea. Fue descubierto en 1892 por Edward Emerson Barnard, un astrónomo estadounidense que fue un destacado observador visual. También descubrió la estrella de Barnard, así como una gran cantidad de objetos oscuros. nebulosas.
Aunque es la quinta luna más grande de Júpiter, Amaltea tiene un tamaño bastante modesto. Con forma irregular como una papa, su eje largo se extiende solo 250 kilómetros (155 millas) y su punto más estrecho se extiende solo 128 km (79 millas). Mediciones de gravedad de la NASA nave espacial galileo A principios de la década de 2000, se dedujo que Amaltea era poco más que un montón de escombros en mal estado en lugar de roca sólida.
Relacionado:Las lunas de Júpiter: datos sobre las numerosas lunas del sistema joviano
Ahora, Juno vio a Amalthée por primera vez tiempo, durante el 59º sobrevuelo cercano de la nave espacial a Júpiter, que tuvo lugar el 7 de marzo de este año. La órbita de Juno es un largo bucle alrededor del El gigante gaseosocon un encuentro cercano (llamado “perijove”) cada 53 Tierra días; Se suponía que debía moverse a una órbita más corta, pero una falla en el motor causada por válvulas defectuosas significa que Juno permanece donde está mientras dura.
Juno vio a Amaltea como un pequeño punto negro colocado primero contra uno de los cinturones de nubes de color rojo oscuro de Júpiter y luego cruzando el Gran mancha roja él mismo. La escala es increíble; La Gran Mancha Roja es una gran tormenta anticiclónica que actualmente 7,767 millas (12,500 km) de diámetromientras que la pequeña Amaltea se muestra a 181.000 kilómetros (112.500 millas) por encima de las cimas de las nubes de Júpiter.
De hecho, Amaltea tiene la tercera órbita más corta de todas las lunas de Júpiter, orbitando el planeta gigante cada 0,5 días terrestres en la trayectoria interna relativa a la órbita volcánica de Ío. Brilla en magnitud +14, y como está tan cerca del brillo de Júpiter, Barnard hizo un trabajo increíble al descubrirlo. Baste decir que la tarea de Juno es mucho más sencilla.
¡Las últimas noticias espaciales, las últimas actualizaciones sobre lanzamientos de cohetes, eventos de observación del cielo y mucho más!
Imágenes de primer plano de la NASA de Amaltea Viajero 1 Y Viajero 2 Las sondas y la nave espacial Galileo muestran varios puntos brillantes y cráteres en la pequeña luna, así como el misterioso enrojecimiento de su superficie. De hecho, Amaltea es el cuerpo más rojo del sistema solar. La identidad de esta capa roja sigue siendo desconocida, pero es posible que se trate de azufre arrojado por los volcanes de Ío y viajado por el espacio hasta la vecina Amaltea.
Hay un misterio aún más profundo con Amalthea, ya que emite un poco más de calor del que recibe. el sol. ¿De dónde obtiene esta energía extra una luna tan pequeña como Amaltea? Se han propuesto varias explicaciones y la verdad podría ser una o una combinación de ellas.
Por ejemplo, Amaltea está bañada por el calor irradiado y reflejado por Júpiter, mientras que el agarre en forma de vicio de Júpiter la gravedad podría generar tensión de marea dentro de Amalthée, generando calor. Luego está el enorme campo magnético de Júpiter, que genera una burbuja magnética que es la segunda estructura más grande del mundo. sistema solar después de la propia burbuja magnética del sol, la heliosfera. Amaltea, en su corta órbita, está profundamente incrustada en la órbita de Júpiter. magnetosferaen una región donde hay cinturones de radiación de partículas cargadas que pueden bombardear la superficie de Amaltea, dándole energía. Finalmente, la magnetosfera podría incluso ser capaz de inducir corrientes eléctricas en el núcleo de Amaltea que producirían calor adicional.
Cualquiera que sea la respuesta, aumenta el encanto de esta quinta luna, a menudo olvidada junto a sus famosas hermanas mayores, pero con una historia que puede ser igual de tentadora.
PorAnne J. Manning, Universidad de Harvard13 de mayo de 2024
Seis capas de neuronas excitadoras codificadas por colores según su profundidad. Crédito: Google Research y Lichtman Lab
Un esfuerzo de colaboración entre Harvard y Google ha dado lugar a un gran avance en la ciencia del cerebro, al producir un mapa 3D completo de un pequeño segmento del cerebro humano, revelando interacciones neuronales complejas y sentando las bases para mapear un cerebro de ratón completo.
Un milímetro cúbico de tejido cerebral puede no parecer mucho. Pero considerando que este pequeño cuadrado contiene 57.000 células, 230 milímetros de vasos sanguíneos y 150 millones de sinapsis, lo que representa 1.400 terabytes de datos, los investigadores de Harvard y Google acaban de lograr algo enorme.
Un equipo de Harvard dirigido por Jeff Lichtman, profesor Jeremy R. Knowles de biología molecular y celular y recién nombrado decano de ciencia, co-creó con investigadores de Google la reconstrucción 3D con resolución sináptica más grande de un fragmento de cerebro humano hasta el día de hoy. mostrando con gran detalle cada célula y su red de conexiones neuronales en una porción de la corteza temporal humana de aproximadamente la mitad del tamaño de un grano de arroz.
Avances tecnológicos en neurociencia
La impresionante hazaña, publicada en la revista Ciencia, es el último de una colaboración de casi 10 años con científicos de Google Research, que combinan imágenes de microscopía electrónica de Lichtman con algoritmos de inteligencia artificial para codificar por colores y reconstruir el cableado extremadamente complejo del cerebro de los mamíferos. Los tres primeros coautores del artículo son Alexander Shapson-Coe, ex investigador postdoctoral en Harvard; Michał Januszewski de Google Research y Daniel Berger, investigador postdoctoral en Harvard.
El objetivo final de la colaboración, apoyada por la Iniciativa BRAIN de los Institutos Nacionales de SaludImplica crear un mapa de alta resolución del cableado neuronal completo del cerebro de un ratón, lo que implicaría aproximadamente 1.000 veces la cantidad de datos que acaban de producir a partir del fragmento de 1 milímetro cúbico de la corteza humana.
Información del último mapa cerebral
«La palabra 'fragmento' es irónica», dijo Lichtman. “Un terabyte es, para la mayoría de la gente, gigantesco, pero un trozo de cerebro humano –sólo un pequeño trozo de cerebro humano– sigue siendo miles de terabytes”.
El último mapa publicado en Science contiene detalles nunca antes vistos sobre la estructura del cerebro, incluido un raro pero poderoso conjunto de axones conectados por hasta 50 sinapsis. El equipo también notó rarezas en el tejido, como una pequeña cantidad de axones que forman grandes verticilos. Dado que su muestra fue tomada de un paciente epiléptico, no saben si estas formaciones inusuales son patológicas o simplemente raras.
El campo de la conectividad
El campo de Lichtman es la «conectómica», que, de forma análoga a la genómica, busca crear catálogos completos de la estructura del cerebro, hasta las células individuales y el cableado. Estos mapas completos abrirían el camino a nuevos conocimientos sobre las funciones y enfermedades del cerebro, sobre las que los científicos todavía saben muy poco.
Los algoritmos de inteligencia artificial de última generación de Google permiten la reconstrucción y el mapeo del tejido cerebral en tres dimensiones. El equipo también desarrolló un conjunto de herramientas disponibles públicamente que los investigadores pueden utilizar para examinar y anotar el conectoma.
«Dada la enorme inversión que se hizo en este proyecto, era importante presentar los resultados de una manera que ahora todos puedan beneficiarse de ellos», dijo Viren Jain, colaborador de Google Research.
Luego, el equipo abordará la formación del hipocampo del ratón, importante para la neurociencia debido a su papel en la memoria y las enfermedades neurológicas.
Referencia: “Un fragmento de petavoxel de la corteza cerebral humana reconstruido en la nanoescala resolución » por Alexander Shapson-Coe, Michał Januszewski, Daniel R. Berger, Art Pope, Yuelong Wu, Tim Blakely, Richard L. Schalek, Peter H. Li, Shuohong Wang, Jeremy Maitin-Shepard, Neha Karlupia, Sven Dorkenwald, Evelina Sjostedt, Laramie Leavitt, Dongil Lee, Jakob Troidl, Forrest Collman, Luke Bailey, Angerica Fitzmaurice, Rohin Kar, Benjamin Field, Hank Wu, Julian Wagner-Carena, David Aley, Joanna Lau, Zudi Lin, Donglai Wei, Hanspeter Pfister, Adi Peleg, Viren Jain y Jeff W. Lichtman, 10 de mayo de 2024, Ciencia. DOI: 10.1126/ciencia.adk4858
Probablemente todavía estemos a un mes del próximo lanzamiento del megacohete Starship de SpaceX.
Esta fue la línea de tiempo propuesta por Elon Musk en un publicar en este fin de semana, diciendo que el próximo vuelo de prueba de Starship está «probablemente dentro de 3 a 5 semanas». “El objetivo es que el barco supere el nivel máximo de calefacción, o al menos más que la última vez”, añadió el empresario multimillonario.
El Starship de 122 metros (400 pies) de altura es el cohete más grande y poderoso jamás construido. Consta de dos elementos, ambos diseñados para ser completa y rápidamente reutilizable: un enorme propulsor de primera etapa llamado Super Heavy y una etapa superior de 165 pies de altura (50 m) conocida como Starship, o simplemente «Ship».
Relacionado: Reviva la tercera prueba de vuelo de SpaceX Starship con impresionantes fotografías
Una nave espacial completamente apilada ha volado tres veces hasta la fecha, cada vez desde el sitio Starbase de SpaceX en el sur de Texas: en abril de 2023, noviembre de 2023 y 14 de marzo de este año. El vehículo gigante se desempeñó mejor con cada vuelo sucesivo.
Durante el primer despegue, por ejemplo, las dos etapas de la Starship no se separaron como estaba previsto y SpaceX provocó que el vehículo explotara en caída libre apenas cuatro minutos después del despegue. El Vuelo 2 alcanzó la separación de etapas, pero el Super Heavy y el Barco se separaron temprano, finalizando la misión después de ocho minutos.
En el Vuelo 3, el Super Heavy se colocó con éxito en posición para un aterrizaje en el agua planificado en el Golfo de México, pero se rompió aproximadamente a 500 m (1,650 pies) sobre las olas. La nave alcanzó velocidad orbital y voló durante casi 50 minutos, aunque finalmente sucumbió a violentas fuerzas de calentamiento por fricción al reingresar a la atmósfera de la Tierra.
¡Las últimas noticias espaciales, las últimas actualizaciones sobre lanzamientos de cohetes, eventos de observación del cielo y mucho más!
Como señaló en su artículo X, Musk quiere que a Ship le vaya aún mejor en el próximo Vuelo 4.
SpaceX lleva un tiempo preparándose para el vuelo 4. La compañía ya realizó pruebas de fuego estático para el Super Heavy y la nave asignada a la misión, encendiendo brevemente sus motores Raptor mientras los vehículos permanecían anclados a la plataforma Starbase. SpaceX también trajo recientemente el Super Heavy del Vuelo 4 nuevamente a los estantes, probablemente para pruebas adicionales, un movimiento que la compañía relató en un publicar el sábado X (11 de mayo).
Sin embargo, es posible que aún queden obstáculos logísticos que superar; SpaceX aún debe obtener una licencia de lanzamiento de la Administración Federal de Aviación (FAA), que supervisa una investigación sobre lo ocurrido durante el vuelo del 14 de marzo.