Los investigadores han utilizado la impresión en 3D para hacer un microscopio de alta resolución portátil y económico que sea lo suficientemente pequeño y robusto para usar en el campo o al lado de la cama. Las imágenes en 3D de alta resolución proporcionadas por el instrumento podrían potencialmente usarse para detectar diabetes, enfermedad de células falciformes, malaria y otras enfermedades.
"Este nuevo microscopio no requiere ninguna tinción especial o etiquetas y podría ayudar a aumentar el acceso a pruebas de diagnóstico médico de bajo costo", dijo el líder del equipo de investigación, Bahram Javidi, de la Universidad de Connecticut. "Esto sería especialmente beneficioso en el desarrollo de piezasdel mundo donde hay un acceso limitado a la atención médica y pocas instalaciones de diagnóstico de alta tecnología "
Los investigadores describen su nuevo microscopio, que se basa en microscopía holográfica digital, en la revista The Optical Society OSA Cartas ópticas . El instrumento portátil produce imágenes en 3D con el doble de resolución que la microscopía holográfica digital tradicional, que generalmente se realiza en una mesa óptica en un laboratorio. Además de las aplicaciones biomédicas, también podría ser útil para investigación, fabricación, defensa y educación.
"Todo el sistema consta de piezas impresas en 3D y componentes ópticos que se encuentran comúnmente, por lo que es económico y fácil de replicar", dijo Javidi. "Las fuentes láser y sensores de imagen alternativos reducirían aún más el costo, y estimamos que una sola unidad podría serreproducido por varios cientos de dólares. La producción en masa de la unidad también reduciría sustancialmente el costo "
del laboratorio al campo listo
En la microscopía holográfica digital tradicional, una cámara digital registra un holograma producido por la interferencia entre una onda de luz de referencia y la luz proveniente de la muestra. Una computadora luego convierte este holograma en una imagen 3D de la muestra. Aunque este enfoque de microscopía es útil paraAl estudiar las células sin etiquetas ni colorantes, generalmente requiere una configuración óptica compleja y un entorno estable libre de vibraciones y fluctuaciones de temperatura que puedan introducir ruido en las mediciones. Por esta razón, los microscopios holográficos digitales generalmente solo se encuentran en los laboratorios.
Los investigadores pudieron aumentar la resolución de la microscopía holográfica digital más allá de lo que es posible con una iluminación uniforme combinándola con una técnica de superresolución conocida como microscopía de iluminación estructurada. Lo hicieron generando un patrón de luz estructurado usando un disco compacto transparente.
"la impresión 3D del microscopio nos permitió alinear de manera precisa y permanente los componentes ópticos necesarios para proporcionar la mejora de la resolución y al mismo tiempo hacer que el sistema sea muy compacto", dijo Javidi.
Prueba del nuevo microscopio
Los investigadores evaluaron el rendimiento del sistema registrando imágenes de un cuadro de resolución y luego usando un algoritmo para reconstruir imágenes de alta resolución. Esto demostró que el nuevo sistema de microscopía podía resolver características tan pequeñas como 0.775 micras, el doble de la resolución de los sistemas tradicionales.Usar una fuente de luz con longitudes de onda más cortas mejoraría aún más la resolución.
Experimentos adicionales mostraron que el sistema era lo suficientemente estable como para analizar las fluctuaciones en las células biológicas a lo largo del tiempo, que deben medirse en la escala de unas pocas decenas de nanómetros. Luego, los investigadores demostraron la aplicabilidad del dispositivo para la obtención de imágenes biológicas mediante la adquisición de unImagen de alta resolución de un alga verde.
"Nuestro diseño proporciona un sistema altamente estable con alta resolución", dijo Javidi. "Esto es muy importante para examinar estructuras y dinámicas subcelulares, que pueden tener detalles y fluctuaciones notablemente pequeños".
Los investigadores dicen que el sistema actual está listo para su uso práctico. Planean usarlo para aplicaciones biomédicas como la identificación celular y el diagnóstico de enfermedades y continuarán su colaboración con sus socios internacionales para investigar la identificación de enfermedades en áreas remotas con atención médica limitadaacceso. También están trabajando para mejorar aún más la resolución y la relación señal / ruido del sistema sin aumentar el costo del dispositivo.
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Materiales proporcionados por La sociedad óptica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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