Um dispositivo óptico que se assemelha a uma lente de farol miniaturizada pode tornar mais fácil olhar para as placas de Petri e observar detalhes em nível molecular de processos biológicos, incluindo o crescimento de células cancerosas. Desenvolvido por KAUST, a nova lente também é muito econômica.

Muitas técnicas de bioimagem requerem a adição de corantes fluorescentes a alvos celulares específicos. Mas um método desenvolvido recentemente, conhecido como microscopia de espalhamento raman estimulado (SRS), pode evitar etapas complicadas de rotulagem usando pulsos de laser para coletar sinais vibracionais moleculares de amostras biológicas. A capacidade dos microscópios SRS de produzir alta resolução, Imagens não invasivas em velocidades em tempo real levaram os pesquisadores a implantá-las também para estudos de diagnóstico de doenças in vivo.

Uma desvantagem dos microscópios SRS, Contudo, é que o sistema de detecção é afetado por um sinal de fundo, conhecido como modulação de fase cruzada, que é gerado pelas intensas interações entre os pulsos de laser e as amostras.

"Este sinal de fundo é onipresente e reduz o contraste durante a observação microscópica de amostras complexas, como células vivas, "explica Carlo Liberale da KAUST." Também torna difícil identificar as moléculas-alvo. "

Para evitar os efeitos da modulação de fase cruzada, a maioria dos microscópios SRS precisa usar objetivas de vidro volumosas, capazes de coletar grandes ângulos de luz. Contudo, esses tipos de lentes são quase impossíveis de caber nas incubadoras de palco usadas para cultivar células vivas para bioimagem.

Andrea Bertoncini, um pesquisador do grupo de Liberale, liderou o trabalho para criar uma lente SRS ultrafina usando impressão tridimensional (3-D) baseada em laser. Seguindo a sugestão do design delgado das lentes do farol, a equipe KAUST imprimiu pequenos recursos semelhantes a lentes e espelhos em um polímero transparente com apenas uma fração de milímetro de espessura.

"Este tipo de design de lente é uma maneira muito eficiente de coletar e redirecionar a luz proveniente de fontes de grande angular direto para o nosso detector de laser, "diz Bertoncini." E como é tão fino, cabe facilmente nas câmaras fechadas de uma incubadora. "

Depois que os testes de calibração confirmaram que suas novas lentes poderiam rejeitar o fundo de modulação de fase cruzada, os pesquisadores voltaram seus olhos para as células cancerosas humanas cultivadas em uma placa de Petri convencional. Esses experimentos revelaram que a lente pode gerar imagens dos componentes internos da célula com resolução semelhante aos microscópios SRS convencionais, mas em um formato muito mais conveniente e menos caro.

"As objetivas que normalmente usamos para coletar sinais de microscópio SRS custam alguns milhares de dólares, "diz Bertoncini." Agora temos uma lente com benefícios semelhantes que podemos produzir por menos de um décimo desse preço. "