Cuando miras a través de un microscopio, lo que hay en el escenario se amplía a un grado que el ojo humano difícilmente puede imaginar. Mientras que las técnicas de microscopía tradicionales permiten que se vean detalles minúsculos, el equipo estándar no nos proporciona la imagen completa.
La mayoría de los microscopios ópticos tienen un campo de visión limitado, solo de uno a dos milímetros. Este es un gran inconveniente para los científicos y patólogos de la vida que dependen de la microscopía para analizar y diagnosticar enfermedades, ya que las muestras de tejido preparadas tienen una dimensión en el rango de centímetros.
Para abordar esta necesidad clínica insatisfecha, una nueva plataforma de microscopía desarrollada en UConn elimina un componente central de los microscopios tradicionales: las lentes objetivas. Al no tener lentes, los investigadores pueden brindarles a los médicos una imagen más completa, lo que lleva a diagnósticos más precisos.
Guoan Zheng, profesor de ingeniería biomédica de la Universidad de Connecticut, publicó recientemente sus hallazgos sobre una demostración exitosa de una plataforma de microscopía en chip sin lentes en Laboratorio en un chip . Esta plataforma elimina varios de los problemas más comunes con la microscopía óptica convencional y proporciona una opción de bajo costo para el diagnóstico de enfermedades.
En lugar de usar lentes para ampliar la muestra de tejido, la plataforma de Zheng se basa en un difusor que va entre la muestra y el sensor de imagen o la cámara. El difusor se mueve aleatoriamente a diferentes posiciones mientras el sensor adquiere las imágenes, reuniendo la información codificada del objeto queposteriormente se utilizará para recuperar una imagen para que la vean los médicos o investigadores.
En el corazón del proceso de recuperación de objetos se encuentra una técnica de imágenes llamada pticografía. Las imágenes pticográficas generalmente utilizan un haz enfocado para iluminar una muestra y registrar el patrón creado por la luz difractada. Para recuperar una imagen compleja completa, como una muestra de tejido- para su visualización, la pticografía requiere que se registren miles de patrones mientras se escanea la muestra en diferentes posiciones.
"Aunque la pticografía ha sido de creciente interés para los científicos de todo el mundo, la implementación amplia del método se ha visto obstaculizada por su baja velocidad y el requisito de un escaneo mecánico preciso", dice Shaowei Jiang, estudiante de posgrado de la UConn y autor principal deel estudio.
La nueva tecnología pticográfica de Zheng aborda estos problemas al acercar la muestra al sensor de imagen. Esta nueva configuración permite al equipo tener toda el área del sensor de imagen como campo de visión de la imagen. Además, ya no requiere el escaneo mecánico precisonecesario para la pticografía tradicional. Esto se debe a que la nueva configuración tiene el número de Fresnel más alto jamás probado para la pticografía, aproximadamente 50.000. El número de Fresnel caracteriza cómo una onda de luz viaja a lo largo de una distancia después de pasar a través de una abertura, como un agujero de alfiler.El alto número de Fresnel utilizado en los experimentos de Zheng indica que hay muy poca difracción de luz desde el plano del objeto al plano del sensor.Los niveles bajos de difracción significan que el movimiento del difusor se puede rastrear directamente a partir de las imágenes sin procesar capturadas, eliminando la necesidad de unetapa de movimiento precisa, que es fundamental para la pticografía convencional.
"Este enfoque reduce el tiempo de procesamiento, el costo y permite producir una imagen más completa de la muestra", dice Zheng.
Con la microscopía de lente convencional, los científicos solo pueden ver una pequeña porción de una diapositiva durante cada vista. La plataforma de Zheng ofrece una mejora importante al expandir de manera efectiva el campo de visión del microscopio. El prototipo actual de Zheng ofrece un campo de visión de 30 mm2, en comparación con elestándar ~ 2 mm2. Al utilizar un sensor de imagen de fotograma completo en una cámara fotográfica normal, la tecnología de Zheng permite a los médicos analizar dos diapositivas completas a la vez.
"Imagínese poder leer un libro completo a la vez en lugar de solo una página a la vez. Eso es esencialmente lo que esperamos que nuestra tecnología permita a los médicos", dice Zheng.
Además de su ya larga lista de mejoras, la plataforma de Zheng elimina la necesidad de tinción celular. Normalmente, los científicos tiñen partes de las células, como el núcleo, para identificar cuántas hay. Zheng probó la capacidad de esta plataforma para realizar la segmentación celular automática utilizandolos mapas de fase recuperados sin etiquetas.
Debido a su configuración compacta y rendimiento robusto, Zheng y su equipo imaginan que su plataforma sería una buena opción para su uso en una variedad de aplicaciones de telemedicina, salud global y de punto de atención. Su tecnología también puede ser útil paraMicroscopía electrónica y de rayos X.
"Al utilizar nuestro sistema de imágenes llave en mano sin lentes, podemos eludir las limitaciones físicas de la óptica y adquirir información cuantitativa de alta resolución para microscopía en chip. Estamos entusiasmados de continuar perfeccionando esta tecnología para aplicaciones comerciales y clínicas.un impacto tangible para los pacientes y los investigadores ", dice Zheng.
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Materiales proporcionado por Universidad de Connecticut . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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