Tomografia de hemácias.

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

2009

RESUMO

Objetos transparentes (objetos de fase) se tornam visíveis em um microscópio óptico operando em campo-claro, se o microscópio estiver desfocalizado operando em campo-claro é equivalente a um microscópio de contraste de fase, apresentando vantagens que serão discutidas nesta tese, em relação ao microscópio de contraste de fase convencional. A desfocalização introduz uma diferença de fase entre a luz transmitida (não-difratada) e a luz difratada pelo objeto, que ao serem recombinadas no plano de detecção e devido à interferência entre essas luzes, faz com que o objeto transparente se torne visível, com um contraste da imagem diferente de zero. Isto foi demonstrado em nosso laboratório em artigos e teses anteriores. Nesta tese, melhoramos o modelo ótico de microscopia de desfocalização, para que ele fosse válido para qualquer desfocalização, inclusive no limite assintótico de grandes desfocalizações e para maiores números de onda de difração. Obtivemos expressões teóricas para o contraste de objetos de fase compostos por uma e por duas interfaces paralelas. No limite de pequenas desfocalizações e pequenos números de onda de difração, da média temporal do contraste, podemos obter a forma de equilíbrio de hemácias, como demonstrado em publicação anterior deste laboratório. Nossa nova expressão é importante para estabelecer uma relação entre flutuações de contraste e flutuações na altura das superfícies da hemácia. Com este novo modelo óptico, nós mostramos que ao fazer uma varredura na posição do plano focal da objetiva (zf), como as superfícies das hemácias estão em posições diferentes em relação à z, elas são afetadas de fases diferentes e, portanto, podem ser distinguidas nesta técnica de microscopia de desfocalização. Este fato nos permite estudar as propriedades de cada superfície separadamente. Para flutuações com números de ondas maiores que 1 m-1, podemos aproximar a região central da hemácia como planos paralelos e aplicar o modelo óptico para objetos de fase com duas interfaces desenvolvidas nesta tese. Usando o modelo elástico recente de Auth et al, que leva em conta o acoplamento entre bicamada lipídica e o citoesqueleto de espectrina (que também considera as superfícies de hemácias como planos paralelos) e nosso modelo óptico, obtivemos um ótimo ajuste para os dados experimentais. Deste ajuste obtivemos os valores para o módulo de curvatura da bicamada, o módulo de cisalhamento do citoesqueleto e para a temperatura efetiva. As flutuações de altura em hemácia não são somente de origem térmica. Outra contribuição vem da conversão de energia química em trabalho mecânico nas superfícies, mediada por ATP (adenosina trifostato o combustível das células) Estes efeitos fora do equilíbrio são reduzidos a único parâmetro, qual seja a temperatura efetiva introduzida de uma maneira ad-hoc. Este efeito ainda é motivo de controvérsia na literatura. Estudamos também a relaxação destas flutuações analisando a função de auto-correlação temporal do contraste. Esta relaxação depende da elasticidade da bicamada lipídica e citoesqueleto de espectrina e do escoamento do citoplasma através do canal estreito, d espessura d da ordem de 20 a 30 nm, entre bicamada e o citoesqueleto. Do ajuste da teoria aos nossos dados obtivemos d=21±1nm. Mostramos que a técnica de microscopia de desfocalização é uma técnica de microscopia óptica bastante útil e confiável para o estudo do perfil e rugosidades dinâmicas e estática de interfaces em um material transparente em multicamadas, como membranas de células biológicas.

ASSUNTO(S)

sistemas biológicos física física teses Óptica não-linear microscopia desfocalizada

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