A capacidade de visualizar objetos transparentes, como células biológicas, é de fundamental importância na biologia e no diagnóstico médico. As abordagens convencionais para conseguir isso incluem microscopia de contraste de fase e técnicas que dependem de coloração química de células biológicas. Essas técnicas, Contudo, dependem de componentes ópticos caros e volumosos ou precisam ser trocados, e, em alguns casos, prejudicial, a célula através da introdução de agentes de contraste químico. Avanços recentes significativos na tecnologia de nanofabricação permitem estruturar materiais em nanoescala com precisão sem precedentes. Isso deu origem ao campo revolucionário da meta-óptica, que visa desenvolver componentes ópticos ultracompactos que substituem suas contrapartes ópticas em massa, como, por exemplo, lentes e filtros ópticos. Tais dispositivos meta-ópticos exibem propriedades incomuns pelas quais eles recentemente atraíram um interesse científico significativo como novas plataformas para aplicações de imagem.

Em um novo artigo publicado em Ciência leve e aplicações , uma equipe de cientistas, liderado pela Professora Ann Roberts do nó da Universidade de Melbourne do Centro de Excelência do Conselho de Pesquisa Australiano para Sistemas Meta-Ópticos Transformativos desenvolveram um sistema ultracompacto, lamínula de microscópio nanoestruturada que permite a visualização de células biológicas não coradas. O dispositivo é conhecido como uma lamela nanofotônica aprimorada (NEC), uma vez que adiciona capacidade de imagem de fase a uma lamela normal de microscópio. Em seu estudo, os pesquisadores demonstraram que, simplesmente colocando células biológicas no topo do NEC, imagens pseudo 3D de alto contraste de células invisíveis de outra forma são obtidas. Os cientistas usaram o exemplo de células cancerosas humanas (células HeLa) para demonstrar o potencial deste novo método de imagem de fase. O método não só permitiu a visualização da forma geral das células cancerosas, mas também tornou visíveis os detalhes do núcleo da célula. Essa capacidade é crucial, pois a detecção de alterações na estrutura das células biológicas sustenta a detecção de doenças como, por exemplo, no caso da malária.

A versão do NEC apresentada na publicação difere de uma lamínula normal pela adição de um filme óptico fino e uma grade espaçada em nanômetros. A equipe de pesquisa, Contudo, prever variações mais complexas deste conceito para estender ainda mais as capacidades do método para operação em diferentes comprimentos de onda e integração em imagens ópticas altamente especializadas ou sistemas microfluídicos. Para concluir, esta pesquisa demonstrou um método de imagem de fase inteiramente novo que carrega um potencial significativo para fazer parte de futuros sistemas de imagem biológica e ferramentas móveis de diagnóstico médico.

Os cientistas resumem o potencial de seu método de imagem de fase:"Projetamos uma lamela de microscópio nanoestruturada que nos permite visualizar células biológicas transparentes simplesmente colocando-as em cima do dispositivo e iluminando-as com luz brilhante. Este é um avanço empolgante no campo de imagem de fase, uma vez que nosso método não requer o uso de componentes óticos em massa, coloração química ou pós-processamento computacional como é o caso com métodos convencionais. "Prof. Roberts explicou.

"A indisponibilidade de ferramentas de diagnóstico médico em muitas nações em desenvolvimento é considerada uma razão para que doenças infecciosas como malária e tuberculose ainda sejam uma das principais causas de morte. Nossa abordagem tem potencial significativo para se tornar um produto barato, ferramenta de imagem de fase ultracompacta que pode ser integrada em câmeras de smartphones e outros dispositivos móveis para tornar o diagnóstico médico móvel amplamente disponível. ”Dr. Wesemann acrescentou.