Os microscópios têm estado no centro de muitos dos avanços mais importantes da biologia por muitos séculos. Agora, Os pesquisadores do KAUST mostraram como um microscópio padrão pode ser adaptado para fornecer ainda mais informações.

Em sua forma mais simples, a microscopia cria uma imagem de um objeto medindo a intensidade da luz que passa por ele. Isso requer uma amostra que espalha e absorve a luz de maneiras diferentes. Muitas células vivas, Contudo, absorver muito pouca luz visível, o que significa que há apenas uma pequena diferença entre as regiões claras e escuras, conhecido como contraste. Isso torna difícil ver os detalhes mais sutis.

Mas a luz que passa pela amostra muda não apenas sua intensidade, mas também sua fase:o tempo relativo dos picos na onda óptica. "A microscopia de contraste de fase converte a fase em variações de amplitude maiores e, portanto, permite a visualização de finos, estruturas transparentes detalhadas, "explica o aluno de doutorado da KAUST, Congli Wang.

Medir a fase da luz é mais complicado do que medir sua intensidade. A maioria dos microscópios de contraste de fase deve incluir um componente que converte a mudança de fase em uma mudança de intensidade mensurável. Mas essa conversão não é precisa; ele apenas aproxima as informações da fase.

Wang e seus colegas do KAUSTVisual Computing Center, sob a supervisão de Wolfgang Heidrich, um professor de ciência da computação, agora desenvolveram um novo método para imagem quantitativa de fase e intensidade. Crucial para o desempenho do microscópio era um elemento conhecido como sensor de frente de onda. Sensores de frente de onda são sensores óticos personalizados que podem codificar a frente de onda, ou fase, informações em imagens de intensidade.

A equipe projetou um sensor inovador de frente de onda de alta resolução, e os membros da equipe agora estão incorporando-o a um microscópio comercial para melhorar o desempenho das imagens de microscopia. Eles então reconstruíram a imagem de contraste de fase usando um algoritmo de computador que desenvolveram para recuperar numericamente a fase quantitativa de um par de imagens:uma imagem de calibração obtida sem a amostra e uma imagem de medição obtida com a amostra no local.

Essa abordagem simplifica vários aspectos da microscopia. Embora outros métodos tenham alcançado imagens de fase quantitativa no passado, eles exigiram configurações caras ou complicadas, fontes de luz especializadas ou muito tempo para gerar a imagem. "Nosso método permite a aquisição instantânea de campo claro de amplitude de alta resolução e imagens de fase quantitativas precisas por meio de ótica simples e acessível, fonte de luz branca comum e cálculos rápidos em taxas de vídeo em tempo real, "diz Heidrich." É a primeira vez, para nosso conhecimento, que todas essas vantagens são combinadas em uma técnica. "