Um novo sistema desenvolvido por pesquisadores da UCLA pode tornar mais fácil e menos caro diagnosticar doenças crônicas, particularmente em áreas remotas sem equipamentos de laboratório caros.

A tecnologia usa hardware ótico extremamente simples e um microscópio sem lente, bem como algoritmos sofisticados que ajudam a reconstruir as imagens de amostras de tecido. Ele poderia tornar os testes diagnósticos muito necessários disponíveis e acessíveis para pessoas em países em desenvolvimento e áreas remotas que não possuem o caro equipamento de laboratório usado atualmente para realizar biópsias de tecidos.

O sistema para tornar as amostras biológicas transparentes, também conhecido como "limpeza de tecidos, "e a imagem deles usando um microscópio sem lente é descrita em um artigo publicado hoje em Avanços da Ciência , um jornal da American Association for the Advancement of Science. Foi desenvolvido por uma equipe liderada por Aydogan Ozcan, o Professor de Engenharia Elétrica e de Computação e Bioengenharia do Chanceler da UCLA e diretor associado do California NanoSystems Institute; e Rajan Kulkarni, professor assistente de medicina e dermatologia na David Geffen School of Medicine da UCLA, e membro do CNSI.

A biópsia de tecido é amplamente considerada o padrão ouro para a detecção de doenças como câncer e condições inflamatórias. Mas o teste é relativamente caro e complexo, e requer o uso de instalações sofisticadas - um sério desafio em regiões com recursos limitados.

Em uma biópsia padrão, o tecido é cortado em fatias finas, cerca de um décimo da espessura de um cabelo humano e manchado com tinturas, para que os profissionais médicos possam usar um microscópio para detectar anormalidades e células doentes. Um desafio dessa abordagem - além do tempo e custo envolvidos - é que apenas um pequeno número de amostras de tecido pode ser analisado por vez.

"Embora os avanços tecnológicos tenham permitido aos médicos acessar remotamente dados médicos para realizar diagnósticos, ainda há uma necessidade urgente de um confiável, meios baratos para imagiologia e identificação de doenças - particularmente em ambientes com poucos recursos - para patologia, pesquisa biomédica e aplicações relacionadas, "Ozcan disse.

Os pesquisadores prepararam amostras de tecido usando uma técnica chamada Clareza, o que torna o tecido transparente, ou "limpa", usando um processo químico que remove a gordura e deixa para trás proteínas e DNA. O método normalmente requer corantes fluorescentes, o que pode ser caro, para manchar as amostras de tecido, mas uma desvantagem desses corantes é que a coloração tende a degradar com o tempo, tornando mais difícil para os cientistas coletar informações a partir dele.

Em vez de, os pesquisadores da UCLA usaram cores, corantes que absorvem luz que, de acordo com Kulkarni, pode ser usado com ferramentas normais de microscopia sem qualquer perda de sinal perceptível ao longo do tempo.

E em vez de utilizar uma máquina que normalmente é usada para testes de biópsia (um microscópio tradicional pode custar mais de US $ 50, 000), os cientistas da UCLA desenvolveram um novo dispositivo feito de componentes que custam coletivamente apenas algumas centenas de dólares:um microscópio sem lentes holográficas que é capaz de produzir imagens 3-D com um décimo dos dados de imagem que os microscópios óticos de varredura convencionais precisam para fazer o mesmo coisa.

O método UCLA também permitiu que os cientistas usassem amostras de tecido com 0,2 milímetros de espessura, mais de 20 vezes mais espesso do que uma amostra típica - um benefício crítico do novo sistema porque a produção de fatias de tecido mais finas é difícil sem equipamentos sofisticados. Isso também permite que os cientistas estudem um volume maior de amostra, o que poderia ajudá-los a detectar anormalidades mais cedo do que fariam de outra forma.

Veja como funciona o teste:primeiro, o tecido limpo é colocado em um pequeno recipiente em um chip de silício que contém milhões de detectores de foto - o mesmo tipo de chip encontrado em câmeras de telefones celulares. Quando a luz incide sobre a amostra de tecido, sombras de baixa resolução da amostra de tecido caem no chip. Essas sombras, criado pela interferência da luz espalhada pela amostra, formar hologramas da amostra de tecido.

Próximo, os pesquisadores aumentam a resolução e permitem a imagem 3-D deslocando a amostra em relação ao sensor de imagem e capturando a mesma sombra holográfica, permitindo que eles visualizem digitalmente diferentes seções transversais, ou fatias digitais, da amostra de tecido.

"Por meio de computação e algoritmos, convertemos um gerador de imagens padrão de 10 megapixels, como aqueles comumente usados ​​em telefones celulares, em um microscópio de algumas centenas de megapixels que pode fazer imagens digitalmente através de diferentes fatias de uma amostra de tecido espesso, "disse Yibo Zhang, o primeiro autor do estudo e um estudante de graduação no laboratório de Ozcan.

Outros membros da equipe de pesquisa foram Sam Yang, Hongda Wang, Da Teng e Yair Rivenson, todos do Grupo de Pesquisa Ozcan; e Yoonjung Shun, Kevin Sung e Harrison Chen, do laboratório de Kulkarni.