In vista della premiazione che si terrà all’Università di Padova il giorno 4 maggio 2013, presentiamo uno a uno i dieci giovani Innovatori dell’anno.
Presso la Fondazione Istituto Italiano di Tecnologia, Paolo Bianchini ha progettato e realizzato una nuova classe di microscopio otticio a super risoluzione denominata nanoscopio “single wavelength two-photon excitation stimulated emission depletion (SW 2PE-STED)”, tradotto: a eccitazione a doppio fotone e deplezione per emissione stimolata a singola lunghezza d’onda.
Nei prossimi anni questa classe di microscopi consentirà l’indagine diretta di tessuti biologici a un livello di dettaglio tale che potrebbe rendere non necessario ricorrere alla biopsia.
Il dispositivo originale è stato descritto in un articolo, “Single wavelength 2PE-STED super-resolution imaging”, sulla rivista internazionale PNAS ed è stato realizzato nel Dipartimento di Nanofisica.
Il nuovo microscopio a super-risoluzione, l’SW-2PE-STED, mette insieme due tecniche di imaging avanzate basate sulla fluorescenza, la nanoscopia ottica STED e la microscopia a due fotoni (2P). La prima permette di ottenere immagini di campioni cellulari a un livello di dettaglio su scala nanometrica, che va oltre il limite risolutivo imposto dalla legge di diffrazione. Il secondo produce immagini di sistemi biologici – cellule singole, tessuti o organi – con un’elevata capacità di penetrazione in campioni spessi.
Grazie ad una forte esperienza nella microscopia STED e multi-fotone, Bianchini ha avuto l’idea di introdurre alcune piccole ma importanti modifiche ai dispositivi convenzionali: in primo luogo l’uso di una singola (invece di due) lunghezza d’onda laser per stimolare e controllare la fluorescenza nel campione biologico, e poi l’introduzione di una nuova architettura ottica per aumentare la risoluzione di quattro-cinque volte.
Pertanto, questa nuova classe di super-microscopi combina la capacità dell’eccitazione a più fotoni, nel penetrare nei tessuti e organi, e la capacita del fascio laser STED a forma di ciambella, nell’ottenere una risoluzione molto simile a quello di un microscopio elettronico.
Questa invenzione è importante anche perché il dispositivo utilizza una luce la cui energia non danneggia il campione biologico. Nel prossimo futuro potremo essere in grado di studiare meccanismi molecolari in tessuti e organi direttamente nel nostro corpo, senza prendere un campione di cellule. Numerose potranno essere le ricadute nel campo della ricerca biomedica, come ad esempio nell’ambito delle neuroscienze e nella comprensione delle malattie oncologiche.
