Os pesquisadores criaram uma sonda de imagem endoscópica flexível em forma de agulha que pode adquirir imagens microscópicas em 3D do tecido. A dobrabilidade é possível graças a uma nova lente de índice de graduação flexível (GRIN) desenvolvida pelos pesquisadores.
As lentes GRIN, originalmente desenvolvidas para a indústria de telecomunicações, são comumente usadas para realizar abordagens de microscopia de fluorescência que podem obter imagens profundas nos tecidos. No entanto, o fato de serem componentes rígidos tem limitado seu uso clinicamente.

“Quando uma biópsia tradicional é realizada, ela representa um único momento no tempo e pode levar dias para obter os resultados do laboratório”, disse o líder da pesquisa Guigen Liu, da Harvard Medical School. "Nossas sondas de imagem dobráveis ​​podem reduzir o tempo de espera para minutos e permitir novas abordagens que usam imagens para monitorar dinamicamente as alterações nos tecidos, por exemplo, como os tumores reagem aos tratamentos ao longo do tempo".

Em Optics Express , os pesquisadores descrevem sua nova lente GRIN, que eles incorporaram em uma sonda de endoscopia. Experimentos mostraram que as propriedades de imagem da sonda são mantidas mesmo quando dobradas.

"A natureza dobrável dessas sondas GRIN torna as medições em seres vivos, como animais ou pacientes humanos, muito mais simplificadas e práticas", disse Liu. “Pode ser útil para a colocação precisa e minimamente invasiva de agulhas e cateteres guiados por microscopia para biópsias de tecidos e ablação de tumores, por exemplo”.

Imagem através de uma lente dobrada

As lentes GRIN são hastes de vidro de sílica com um índice de refração em constante mudança que focaliza a luz que passa pela haste sem exigir uma lente de foco separada. Desde o seu desenvolvimento, cerca de 50 anos atrás, geralmente se pensa que as lentes GRIN só podem ser usadas como sondas de imagem rígidas. No novo trabalho, os pesquisadores decidiram desafiar essa noção, descobrindo se era possível fazer imagens através de uma lente GRIN dobrada.

Os pesquisadores projetaram uma lente GRIN de 500 mícrons de diâmetro e cerca de 100 mm de comprimento. A forma longa e fina da lente e a falta de um invólucro externo rígido proporcionam a flexibilidade de dobrar cerca de 10 graus sem quebrar. Eles então incorporaram a nova lente GRIN em uma sonda de imagem endoscópica e a testaram realizando imagens de fluorescência 3D de dois fótons através dela.

Para simular a curvatura do mundo real que seria experimentada no interior dos tecidos, a lente foi posicionada verticalmente e empurrada para introduzir o tipo de deflexão do feixe que seria experimentado se a sonda fosse usada no canal de trabalho de uma agulha usada para uma biópsia.

O experimento mostrou que a resolução e o nível de sinal não se deterioraram obviamente quando uma extremidade da sonda foi deslocada lateralmente em 6 mm. "Quando a lente é dobrada, as faixas de sinal que transportam a imagem através da haste se adaptam sinergicamente mudando lateralmente, assim como um carro tende a se deslocar para o lado de fora de uma estrada curva e escorregadia", disse Liu. "Enquanto as faixas de sinal distorcem um pouco durante o deslocamento, elas mantêm em grande parte suas propriedades, como ordem e forma. Isso permite que a maior parte da resolução e do nível do sinal sejam retidos."

Uma nova maneira de rastrear medicamentos contra o câncer

Embora sejam necessários mais desenvolvimentos e testes para trazer o endoscópio para a clínica, o dispositivo já está encontrando aplicações na pesquisa biomédica. O líder da equipe e coautor Oliver Jonas e seus colegas estão combinando o endoscópio com um novo tipo de microdispositivo para testar um método para avaliar rapidamente a eficácia de várias terapias contra o câncer.

Os novos microdispositivos da equipe são projetados para serem implantados diretamente em um tumor e transportar pequenas quantidades de até 20 medicamentos. Para medir a eficácia dos vários medicamentos sem remover qualquer tecido tumoral, os pesquisadores inserem um endoscópio baseado em GRIN diretamente no microdispositivo, onde pode ser usado para obter sinais de fluorescência dentro do tumor. Embora essa configuração esteja atualmente sendo estudada em camundongos, ela pode eventualmente ser usada em pacientes para descobrir rapidamente quais opções de tratamento são melhores para combater o tumor específico de cada paciente.

Para mover as sondas para a aplicação clínica, os pesquisadores também estão trabalhando para desenvolver lentes GRIN dobráveis ​​mais longas para permitir imagens mais profundas e mais flexibilidade. Eles também querem aumentar a durabilidade mecânica dos componentes ópticos usando um revestimento de polímero fino que não afetará a flexibilidade. + Explorar mais

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