Los investigadores han desarrollado un nuevo dispositivo plug-and-play que puede agregar corrección de óptica adaptativa a los microscopios ópticos comerciales. La óptica adaptativa puede mejorar en gran medida la calidad de las imágenes adquiridas profundamente en muestras biológicas, pero, hasta ahora, ha sido extremadamente complejo de implementar.
"Mejorar la tecnología disponible para los científicos de la vida puede ampliar nuestra comprensión de la biología, lo que, a su vez, conducirá a mejores medicamentos y terapias disponibles para los médicos", dijo el líder del equipo de investigación, Paolo Pozzi de la Universidad de Módena y Reggio Emilia enItalia.
En la revista The Optical Society OSA Cartas ópticas , Pozzi y un equipo multidisciplinario de investigadores de la Universidad Tecnológica de Delft TU Delft, el Instituto CNR de Fotónica y Nanotecnología CNR-IFL y el Centro Médico Universitario de Rotterdam describen su nuevo dispositivo de lentes adaptativos. También muestran cómo puedese instala fácilmente en la lente del objetivo de un microscopio comercial multifotón para mejorar la calidad de la imagen.
"Este enfoque permitirá que las técnicas ópticas avanzadas, como la microscopía multifotónica, generen imágenes más profundas debajo de la superficie del cerebro en organismos vivos", dijo Stefano Bonora, líder del grupo en el CNR-IFL. "Esperamos ver cómo podríaimplementarse en otros sistemas, como microscopios de lámina luminosa, sistemas de superresolución o incluso microscopios de epifluorescencia simples ".
Imágenes más profundas
La microscopía óptica se puede utilizar para obtener imágenes biológicas de muestras en condiciones naturales, lo que permite observar varios procesos biológicos a lo largo del tiempo. Sin embargo, a medida que la luz viaja a través del tejido se distorsiona. Esta distorsión empeora a medida que la luz viaja más profundamente en el tejido, causando imágenespara lucir borrosa y oscurecer detalles importantes.
La óptica adaptativa, una tecnología desarrollada inicialmente para compensar las turbulencias atmosféricas cuando se usan telescopios para ver objetos celestes, se puede usar para corregir las aberraciones ópticas que ocurren cuando se toman imágenes a través de tejido grueso. Sin embargo, para hacerlo normalmente se requiere construir un microscopio personalizado que incorporeun espejo deformable. Este espejo se usa para compensar las distorsiones, creando una imagen que se ve nítida y clara.
"Incluir un espejo deformable en un microscopio existente es casi imposible, y todavía no hay un microscopio adaptativo comercial disponible en el mercado", dijo Pozzi. "Esto significa que la única opción para que un científico de la vida use óptica adaptativa es construir elmicroscopio completo desde cero, una operación que es demasiado difícil y requiere mucho tiempo para la mayoría de los laboratorios de ciencias de la vida ".
Un enfoque más simple
Para simplificar esta configuración, los investigadores crearon una lente inteligente hecha con vidrio tan delgado que puede doblarse sin romperse. La lente consiste en un recipiente de vidrio en forma de disco lleno de un líquido transparente. Un conjunto de 18 actuadores mecánicos en los bordes del vidriose puede controlar con una computadora para doblar el vidrio a la forma deseada.
La lente funciona como el espejo deformable utilizado en la mayoría de las configuraciones de óptica adaptativa, pero en lugar de reflejar la luz, transmite luz. A medida que la luz viaja a través del líquido dentro de la lente, se distorsiona de manera diferente dependiendo de la forma de la lente ".es similar a las imágenes distorsionadas que ves cuando miras a través de una botella de agua mientras la aprietas con las manos ", dijo Bonora.
El uso de la lente para la corrección óptica adaptativa requiere un algoritmo complejo para controlar los actuadores. "El algoritmo DONE buscador en línea no lineal de extremidades, una solución muy elegante basada en principios de aprendizaje automático, hizo posible una corrección óptica eficiente.que desarrollamos previamente en TU Delft ", dijo Pozzi.
Resultados rápidos
Los investigadores probaron el nuevo software, que también está disponible para otros a través de github y lentes adaptativos al aplicarlo al lente objetivo de un microscopio comercial multifotón. Usaron el microscopio para realizar imágenes de calcio en el cerebro de ratones vivos,uno de los experimentos de ciencias de la vida más complejos realizados con microscopios.
"Superamos nuestras expectativas al lograr resultados muy buenos en unas pocas horas", dijo Pozzi. "Esta tecnología se puede adaptar a cualquier microscopio existente que tenga objetivos intercambiables y muestre imágenes en la pantalla de una computadora".
Los investigadores ahora están probando el sistema en otros tipos de microscopios y muestras mientras también exploran si se podrían usar múltiples lentes adaptativas para lograr una mejor corrección de lo que es posible con técnicas más complejas que usan espejos deformables. El equipo también ha fundadofuera de la compañía, Dynamic Optics srl, para comercializar los lentes adaptativos multiactuadores.
La nueva lente también podría ser útil para aplicaciones más allá de la microscopía. "Nuestro nuevo dispositivo también podría aplicarse en otros campos, como las comunicaciones de óptica de espacio libre, donde podría aumentar las tasas de conexión de datos y llevar las conexiones de datos a áreas remotas y aisladas".dijo Pozzi.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por La sociedad óptica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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