I ricercatori nel loro studio pubblicato sulla rivista Cell, introducono una nuova tecnica per convertire i tessuti biologici in uno stato trasparente, hanno sviluppato una tecnica istologica tridimensionale che consente di osservare l’interno di organi delicati come cervello e cuore in modo non invasivo. Il metodo rende i tessuti trasparenti alla luce, permettendo di visualizzare la struttura e il funzionamento interno senza bisogno di interventi chirurgici.
I ricercatori per ottenere una struttura trasparente, hanno sviluppato una tecnica chiamata ispezione volumetrica di biostrutture trans-scala, basata su solvente liquido ionico vitreo o VIVIT, un metodo istologico 3D che sfrutta le proprietà chimiche dei liquidi ionici (IL).
I protagonisti della nuova tecnica sono i liquidi ionici (IL), sali che tendono a esistere in fase liquida anche a temperature più basse. Utilizzando il solvente liquido ionico vitreo o VIVIT, i ricercatori hanno mappato il modo in cui i neuroni multisensoriali nella regione del talamo si connettono ai segnali in ingresso e indirizzano le loro uscite a livello cerebrale, oltre ad aver ottenuto nuove informazioni sul controllo inibitorio nella corteccia umana.
Comprendere sistemi biologici complessi richiede di visualizzare le loro complesse strutture e meccanismi da vicino e in dettaglio. Tecniche come la chiarificazione ottica dei tessuti consentono agli scienziati di visualizzare i tessuti nel loro stato tridimensionale, il che significa che è possibile visualizzare interi organi senza sezionarli. Tuttavia, la maggior parte di questi metodi utilizza solventi organici o soluzioni acquose per rendere trasparenti i tessuti, metodi che svolgono il loro compito ma presentano i loro svantaggi, questi liquidi possono causare restringimento o rigonfiamento dei tessuti, entrambi fattori che ne alterano la forma naturale.
I ricercatori di questo studio hanno scoperto che il trattamento dei campioni biologici con i liquidi ionici IL ha avviato un processo chiamato vetrificazione, in cui i tessuti si trasformavano in una struttura solida simile al vetro, senza formare cristalli di ghiaccio distruttivi una volta raffreddati.
Il nuovo sistema non distruttivo rende il solvente liquido ionico vitreo o VIVIT un metodo rivoluzionario, poiché preserva delicati campioni biologici consentendo al contempo al team di ricerca di visualizzare strutture su più scale, dagli organi interi fino alle più sottili connessioni cellulari.
I biologi ricorrono spesso alla microscopia ad alta risoluzione per osservare meglio le strutture all’interno dei tessuti biologici, questi strumenti di microscopia non funzionano bene con campioni di organi interi e quindi richiedono campioni tagliati in sezioni sottili per ottenere immagini nitide, questo metodo danneggia la struttura fine e rende difficile ricostruire modelli 3D accurati da più sezioni.
Il solvente liquido ionico vitreo o VIVIT risolve questo problema rendendo il campione otticamente trasparente, offrendo così un modo pratico per studiare le strutture biologiche senza tagliare fisicamente il tessuto. Inoltre, preserva la capacità di sezionare con precisione i campioni allo stato congelato senza danneggiarli, grazie agli effetti protettivi della vetrificazione. Un ulteriore vantaggio della vetrificazione è l’inaspettato potenziamento dei segnali dei coloranti fluorescenti, che aumenta la luminosità fino a 38 volte per alcuni coloranti, migliorando notevolmente l’imaging ad alta risoluzione.
Il team di ricerca ha anche sviluppato TARRS (Trans-scale Acquisition, Reconnection, and Reconstruction System), uno strumento software che ricuce virtualmente i campioni sezionati in una struttura 3D con elevata fedeltà.
I ricercatori sottolineano che, sebbene il solvente liquido ionico vitreo o VIVIT offra una soluzione pratica per l’interrogazione trans-scala, resta necessario chiarire i meccanismi attraverso i quali i liquidi ionici (IL) interagiscono con i tessuti adattati, inducono stati non cristallini e amplificano i segnali di fluorescenza. Tali approfondimenti possono ispirare lo sviluppo di nuove metodologie basate sui liquidi ionici (IL) per lo studio di sistemi biologici complessi.
