La tecnología desarrollada por los ganadores del galardón se encuentra disponible para la comunidad científica de nuestro país a través del Sistema Nacional de Microscopía y gracias al trabajo de investigadores argentinos.

El Dr. Fernando Stefani junto al microscopio STED instalado en el CIBION-CONICET.

El Prof. Stefan Hell, director del Instituto Max Planck de Química Biofísica de Göttingen, Alemania; y los estadounidenses Eric Betzig del Instituto Médico Howard Hughes y William Moerner, docente de física aplicada de la Universidad de Stanford, fueron galardonados con el Premio Nobel de Química por sus contribuciones en el campo de la microscopía de fluorescencia de súper resolución a través del desarrollo de dos tipos de nanoscopios que lograron superar las limitaciones técnicas de su época.

El Prof. Stefan Hell mantiene una relación cercana con nuestro país a través de varias colaboraciones con científicos argentinos que trabajaron y se formaron con el físico alemán. El Dr. Fernando Stefani, actual vicedirector del Centro de Investigaciones en Bionanociencias dependiente del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CIBION-CONICET), sostiene desde 2011 una estrecha colaboración como investigador del grupo asociado al departamento que dirige el científico alemán en el Instituto Max Planck de Química Biofísica. En el marco de ese trabajo, investigadores argentinos realizan estudios doctorales y posdoctorales en el departamento de Hell e incluso el mismo profesor estuvo brindando capacitaciones en el CIBION en noviembre de 2013.

“La experiencia de trabajar con Stefan Hell es excelente. Su aporte a la microscopía fue una ruptura de paradigma que abrió posibilidades nunca antes concebidas� recalcó el Dr. Stefani y agregó que “las metodologías de súper resolución constituyen el futuro de la visualización por fluorescencia y ya generan un impacto en estudios de biología celular y biomedicina�. Estas técnicas “brindan información sin precedentes sobre estructuras sub celulares pequeñas -como la mitocondria o axones- que eran antes invisibles mediante la microscopía tradicional� explicó Stefani y aseguró que “es solo una cuestión de tiempo hasta que las nonoscopías se conviertan en el estándar de la visualización por fluorescencia�.

Desde este año, el CIBION cuenta con dos microscopios de súper resolución abiertos a toda la comunidad científica a través del Sistema Nacional de Microscopía del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva. El Dr. Stefani realiza un gran esfuerzo en el desarrollo y la difusión de las nanoscopías de fluorescencia en Argentina y explicó que a través de la colaboración con el Prof. Hell “estamos aplicando estas metodologías en nuestro país para dar lugar a nuevas investigaciones en el área de biología celular y biomedicina que esperamos sean de gran impacto y trascendencia internacional�.

Otro de los científicos argentinos que trabaja con Hell es el Dr. Mariano Bossi, investigador en el Instituto de Química Física de los Materiales, Medio Ambiente y Energía dependiente del CONICET y la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires. Bossi realizó el posdoctorado con el científico alemán y publicó con él alrededor de 20 trabajos.

Por su parte, el Dr. Francisco Barrantes, director del Laboratorio de Neurobiología Molecular de la Universidad Católica Argentina e investigador superior del CONICET, implementó en nuestro país una metodología de súper resolución denominada “ground state depletion microscopy followed by individual molecule return (GSDIM)� (depleción del estado basal seguida de retorno de moléculas individuales) desarrollada en el grupo de Stefan Hell.

La evolución de la tecnología

Todas las microscopías tradicionales tienen un límite de resolución que hace que no sea posible visualizar detalles menores a 200-300 nanómetros (nm). Este límite fundamental está impuesto por la difracción de la luz. Cuando la luz se enfoca en un punto, ese punto tiene un tamaño finito.

La microscopía STED (según se denomina la tecnología desarrollada por los ganadores del Premio Nobel) y otras metodologías de súper resolución logradas posteriormente permiten visualizar ópticamente, mediante fluorescencia, detalles de hasta 20-30 nm. La microscopía de fluorescencia es hoy en día una herramienta fundamental para visualizar procesos biológicos celulares. Muchas estructuras celulares poseen detalles estructurales sub micrométricos invisibles mediante la microscopía tradicional. Las nanoscopías ópticas proveen la resolución espacial necesaria para brindar información biológica sin precedentes en este tipo de sistemas.

Sistema Nacional de Microscopía (SNM)

Es una iniciativa del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva junto al Consejo Interinstitucional de Ciencia y Tecnología (CICyT) enmarcada dentro del Programa de Grandes Instrumentos y Bases de Datos. Su misión es generar, ejecutar y coordinar políticas que contribuyan a maximizar el uso de los grandes microscopios utilizados para la actividad de investigación que hayan sido adquiridos con fondos públicos.

Actualmente, se registran 73 centros adheridos al SNM, que brindan acceso a 127 grandes equipos. Más del 75% de este equipamiento registrado se encuentra distribuido entre la provincia de Buenos Aires, Córdoba, Santa Fe y la Ciudad de Buenos Aires.

Fuente: MINCYT

http://www.mincyt.gob.ar/noticias/cientificos-argentinos-trabajan-con-uno-de-los-ganadores-del-premio-nobel-de-quimica-10560

Artículo publicado en http://www.cnea.gov.ar/xxi/noticias/2008/ABR/nano-antena.asp

Es un valioso trabajo de investigación de gran impacto tecnológico, realizado por un profesional egresado del Instituto Sabato, de la Comisión Nacional de Energía Atómica.
El hallazgo es obra de un equipo de investigadores formado por Fernando Stefani, egresado del Instituto Sabato de la CNEA; Tim Taminiau; Niek van Hulst, del Institut de Ciències Fotòniques (ICFO) de Barcelona, en colaboración con Frans Segerink, de la Universidad de Twente (Holanda).

Los investigadores crearon una nano-antena, millones de veces más pequeña que una convencional.

El equipo del ICFO: Fernando Stefani,Tim Taminiau y Niek van Hulst

La antena, que mide tan sólo 80 nanómetros (un nanómetro es una millonésima parte de un milímetro) es capaz de capturar, concentrar y dirigir la luz emitida por moléculas individuales, actuando como un microscopio de alta precisión para visualizar –entre otros- procesos biológicos a escala molecular.

Sus aplicaciones cubren un amplio rango de dispositivos ultra-pequeños, desde fuentes de luz muy eficaces hasta sensores biológicos y químicos ultrasensibles.

En la comunicación las antenas juegan un papel fundamental. Las ondas electromagnéticas enviadas y recibidas por ellas permiten la comunicación entre dispositivos electrónicos: emisiones de radio, televisión, telefonía móvil, etc. Para una comunicación eficaz, la antena tiene que dirigir las señales hacia un objetivo concreto y viceversa, para captar las señales de la fuente deseada.
El descubrimiento ha demostrado que el concepto de antena también se puede aplicar para dirigir la luz visible emitida por una molécula individual. Sin embargo, para que pueda trabajar con luz visible, su tamaño tiene que ser reducido enormemente, hasta una millonésima parte de una antena convencional.

Los investigadores del ICFO han conseguido fabricar una estructura metálica cilíndrica de sólo 80 nanómetros de longitud y 20 de radio. Colocando este dispositivo en proximidad de una molécula, se puede redirigir su emisión de luz en la dirección deseada, por ejemplo hacia un detector.

El reto que se plantea con este descubrimiento es la posibilidad de idear antenas a escala nanométrica siguiendo estrategias sofisticadas de diseño similares a las antenas convencionales que «adornan» hoy los tejados y las azoteas de las ciudades.

Cuando Heinrich Hertz, entre 1886 y 1888, fabrica la primera antena de radiofrecuencia no imaginó que unos años más tarde Marconi la utilizaría para iniciar toda la revolución que culminó con la radio, la televisión y la telefonía móvil que hoy conocemos.

La llegada de las antenas de luz visible tendrá también aplicaciones revolucionarias. La creación de nano-sensores ultrasensibles, fuentes de luz muy eficientes y pequeñas para microscopía y la posibilidad de guiar de manera altamente controlada el envío y la captación de luz, son algunos ejemplos de lo que se verá en el futuro.

Mientras se espera por estas aplicaciones, los investigadores del ICFO están ya explorando otros conceptos para consolidar aun más la captura y emisión de luz por parte de las moléculas.

El trabajo de los investigadores del ICFO que forma parte de los primeros resultados del proyecto ‘NanoLight.es’, es financiado por el programa CONSOLIDER del Ministerio de Educación y Ciencia, de España.

Este hallazgo, con aplicaciones en un amplio rango de dispositivos ultra pequeños utilizados en el campo de la comunicación, aparece publicado en la revista ‘Nature Photonics’.