p O diagnóstico de doenças com base em órgãos internos muitas vezes se baseia em amostras de biópsia coletadas nas regiões afetadas. Mas a coleta de tais amostras é altamente sujeita a erros devido à incapacidade das técnicas de imagem endoscópica atuais de visualizar com precisão os locais da doença. Os elementos ópticos convencionais em cateteres usados ​​para acessar áreas do corpo de difícil acesso, como o trato gastrointestinal e vias aéreas pulmonares, são propensas a aberrações que obstruem todas as capacidades da imagem óptica. p Agora, especialistas em imagem endoscópica do Massachusetts General Hospital (MGH) e pioneiros da tecnologia de flat metalens na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas (SEAS) de Harvard John A. Paulson, uniram-se para desenvolver uma nova classe de cateteres de imagem endoscópica - denominados endoscópios nano-ópticos - que superam as limitações dos sistemas atuais.

p A pesquisa é descrita em Nature Photonics .

p "A adoção clínica de muitas modalidades de microscopia endoscópica de ponta foi dificultada devido à dificuldade de projetar cateteres em miniatura que alcancem a mesma qualidade de imagem que microscópios de mesa volumosos, "disse Melissa Suter, professor assistente de medicina no MGH e Harvard Medical School (HMS) e co-autor sênior do artigo. "O uso de cateteres nano-ópticos que incorporam metalenses em seu design provavelmente mudará o panorama do design de cateteres ópticos, resultando em um aumento dramático na qualidade, resolução, e funcionalidade da microscopia endoscópica. Em última análise, isso aumentará a utilidade clínica, permitindo uma avaliação mais sofisticada da microestrutura celular e do tecido em pacientes vivos. "

p "Metalenses baseados em ótica plana são uma nova tecnologia revolucionária porque o controle de distorções de imagem necessário para imagens de alta resolução é direto em comparação com a ótica convencional, que requer múltiplas lentes de formato complexo, "disse Federico Capasso, Robert L. Wallace Professor de Física Aplicada e Vinton Hayes Pesquisador Sênior em Engenharia Elétrica na SEAS e co-autor sênior do artigo. "Estou confiante de que isso levará a uma nova classe de sistemas e instrumentos ópticos com uma ampla gama de aplicações em muitas áreas da ciência e tecnologia"

p "A versatilidade e flexibilidade de design do endoscópio nano-óptico eleva significativamente as capacidades de imagem endoscópica e provavelmente terá impacto sobre a imagem diagnóstica de órgãos internos, "disse Hamid Pahlevaninezhad, Instrutor de Medicina pelo MGH e HMS e co-autor do artigo. "Demonstramos um exemplo de tais recursos para obter imagens de alta resolução com profundidade de foco muito estendida."

p Para demonstrar a qualidade de imagem do endoscópio nano-óptico, os pesquisadores fotografaram a polpa da fruta, vias respiratórias de suínos e ovinos, e tecido pulmonar humano. A equipe mostrou que o endoscópio nano-óptico pode gerar imagens profundamente no tecido com resolução significativamente maior do que a fornecida pelos projetos de cateter de imagem atuais.

p As imagens capturadas pelo endoscópio nano-óptico mostram claramente estruturas celulares na polpa da fruta e camadas de tecido e glândulas finas na mucosa brônquica de suínos e ovelhas. No tecido pulmonar humano, os pesquisadores foram capazes de identificar claramente as estruturas que correspondem a multa, glândulas irregulares indicando a presença de adenocarcinoma, o tipo mais proeminente de câncer de pulmão.

p "Atualmente, estamos à mercê de materiais sobre os quais não temos controle para projetar lentes de alta resolução para imagens, "disse Yao-Wei Huang, um pós-doutorado na SEAS e co-primeiro autor do artigo. "A principal vantagem dos metalens é que podemos projetar e ajustar suas especificações para superar as aberrações esféricas e o astigmatismo e obter um foco de luz muito preciso. Como resultado, alcançamos uma resolução muito alta com profundidade de campo estendida, sem a necessidade de componentes ópticos complexos. "

p Próximo, pesquisadores pretendem explorar outras aplicações para o endoscópio nano-óptico, incluindo um endoscópio nano-óptico sensível à polarização, que poderia contrastar entre tecidos que têm estruturas altamente organizadas, como músculo liso, colágeno e vasos sanguíneos.