Quando você olha através de um microscópio, tudo o que está no palco é ampliado a um grau que a olho nu dificilmente pode imaginar. Enquanto as técnicas tradicionais de microscopia permitem que detalhes minúsculos apareçam, o equipamento padrão não nos fornece a imagem completa.

A maioria dos microscópios ópticos tem um campo de visão limitado, apenas um a dois milímetros. Este é um grande inconveniente para os cientistas da vida e patologistas que dependem da microscopia para analisar e diagnosticar doenças, já que as amostras de tecido preparadas têm dimensões na faixa de centímetros.

Para atender a essa necessidade clínica não atendida, uma nova plataforma de microscopia desenvolvida na UConn remove um componente central dos microscópios tradicionais - lentes objetivas. Ao ficar sem lentes, pesquisadores podem realmente fornecer aos médicos uma imagem mais completa, levando a diagnósticos mais precisos.

Guoan Zheng, um professor de engenharia biomédica da Universidade de Connecticut, publicou recentemente suas descobertas em uma demonstração bem-sucedida de uma plataforma de microscopia no chip sem lentes no Lab on a Chip. Essa plataforma elimina vários dos problemas mais comuns da microscopia óptica convencional e oferece uma opção de baixo custo para o diagnóstico de doenças.

Em vez de usar lentes para ampliar a amostra de tecido, A plataforma de Zheng depende de um difusor que fica entre o espécime e o sensor de imagem ou câmera. O difusor se move aleatoriamente para diferentes posições enquanto o sensor adquire as imagens, reunir as informações do objeto codificado que mais tarde serão usadas para recuperar uma imagem para visualização por médicos ou pesquisadores.

No centro do processo de recuperação de objetos está uma técnica de imagem chamada pticografia. A imagem pticográfica normalmente usa um feixe focalizado para iluminar uma amostra e registrar o padrão criado pela luz difratada. Para recuperar uma imagem complexa inteira - como uma amostra de tecido - para visualização, A pticografia requer que milhares de padrões sejam registrados durante a varredura da amostra em diferentes posições.

"Embora a pticografia seja de interesse crescente para cientistas de todo o mundo, a ampla implementação do método tem sido dificultada por sua velocidade lenta e a exigência de digitalização mecânica precisa, "diz Shaowei Jiang, um estudante de graduação da UConn e o principal autor do estudo.

A nova tecnologia pticográfica de Zheng aborda essas questões trazendo a amostra para perto do sensor de imagem. Essa nova configuração permite que a equipe tenha toda a área do sensor de imagem como campo de visão da imagem. Além disso, não requer mais o escaneamento mecânico preciso necessário para a pticografia tradicional. Isso ocorre porque a nova configuração tem o maior número de Fresnel já testado para pticografia, aproximadamente 50, 000. O número de Fresnel caracteriza como uma onda de luz viaja ao longo de uma distância depois de passar por uma abertura, como um furo de alfinete. O número de Fresnel ultra-alto usado nos experimentos de Zheng indica que há muito pouca difração de luz do plano do objeto para o plano do sensor. Baixos níveis de difração significam que o movimento do difusor pode ser rastreado diretamente a partir das imagens brutas capturadas, eliminando a necessidade de um estágio de movimento preciso, o que é crítico para a pticografia convencional.

"Essa abordagem reduz o tempo de processamento, custo, e permite que uma imagem mais completa da amostra seja produzida, "diz Zheng.

Com microscopia de lente convencional, os cientistas só podem ver uma pequena parte de um slide durante cada visualização. A plataforma de Zheng oferece uma grande melhoria ao expandir efetivamente o campo de visão do microscópio. O protótipo atual de Zheng oferece um campo de visão de 30 mm2, em comparação com o padrão ~ 2 mm2. Usando um sensor de imagem full-frame em uma câmera fotográfica normal, A tecnologia de Zheng permite que os médicos analisem duas lâminas inteiras de uma vez.

"Imagine ser capaz de ler um livro inteiro de uma vez, em vez de apenas uma página de cada vez. Isso é essencialmente o que esperamos que nossa tecnologia permita que os médicos façam, "diz Zheng.

Somando-se a sua já longa lista de melhorias, A plataforma de Zheng elimina a necessidade de coloração celular. Normalmente, cientistas colorem partes de células, como o núcleo, para identificar quantos existem. Zheng testou a capacidade desta plataforma de realizar segmentação automática de células usando os mapas de fase livres de rótulos recuperados.

Devido à sua configuração compacta e desempenho robusto, Zheng e sua equipe imaginam que sua plataforma seria uma boa opção para uso em uma variedade de pontos de atendimento, saúde global, e aplicações de telemedicina. Sua tecnologia também pode ser útil para microscopia de raios-X e eletrônica.

"Usando nossa lente sem lente, sistema de imagem pronto para uso, podemos contornar as limitações físicas da óptica e adquirir informações quantitativas de alta resolução para microscopia on-chip. Estamos entusiasmados em continuar a refinar esta tecnologia para aplicações comerciais e clínicas para ter um impacto tangível para pacientes e pesquisadores, "Zheng diz.

o Lab on a Chip o papel é intitulado, "Wide-field, microscopia no chip sem lente de alta resolução via modulação pticográfica cega de campo próximo. "