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Diseñan un microscopio para usos médicos con piezas hechas en impresoras 3D

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(www.neomundo.com.ar) Un equipo de investigadores han propuesto un original uso de la impresión 3D: fabricar un microscopio de alta resolución, portátil y económico. Que sea lo suficientemente pequeño y robusto para usarlo en el campo o al lado de la cama del paciente.

Las imágenes en 3D de alta resolución generadas por el instrumento podrían usarse potencialmente para hacer detección de diabetes, malaria y otras patologías.

“Este nuevo microscopio no requiere ninguna tinción o etiquetas especiales y podría ayudar a aumentar el acceso a las 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 partes del 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 “Optics Letters” que edita la Optical Society (OSA).

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, lo que lo hace económico y fácil de replicar”, dijo Javidi. “Las fuentes alternativas de láser y los sensores de imagen reducirían aún más el costo, y estimamos que una sola unidad podría reproducirse por varios cientos de dólares. La producción en masa de la unidad también reduciría sustancialmente el costo”.

COMO FUNCIONA

En la microscopía holográfica digital tradicional, una cámara digital graba un holograma producido a partir de la interferencia entre una onda de luz de referencia y la luz proveniente de la muestra. Luego, una computadora convierte este holograma en una imagen 3D de la muestra. Aunque este enfoque de microscopía es útil para estudiar células sin etiquetas ni colorantes, por lo general requiere una configuración óptica compleja y un entorno estable sin vibraciones ni 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 posible con una iluminación uniforme combinándola con una técnica de súper resolución conocida como microscopía de iluminación estructurada. Hicieron esto generando un patrón de luz estructurado usando un disco compacto claro.

“La impresión 3D del microscopio nos permitió alinear de forma precisa y permanente los componentes ópticos necesarios para proporcionar la mejora de la resolución, al mismo tiempo que hace que el sistema sea muy compacto”, dijo Javidi.

Varios experimentos demostraron 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 imágenes biológicas mediante la adquisición de una imagen 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”.

A FUTURO

Los investigadores dicen que el sistema actual está listo para su uso práctico. Planean utilizarlo para aplicaciones biomédicas, como la identificación de células y el diagnóstico de enfermedades, y continuarán colaborando con sus socios internacionales para investigar la identificación de enfermedades en áreas remotas con acceso limitado a la atención médica. También están trabajando para mejorar aún más la resolución y la relación señal / ruido del sistema sin aumentar el costo del dispositivo.