As tecnologias de imagem são fundamentais para a medicina moderna e o diagnóstico em um estágio inicial, potencialmente melhorando os resultados dos pacientes. A imagem microscópica permite que pesquisadores e profissionais olhem diretamente para as células, possibilitando a visualização de estruturas e processos que antes eram invisíveis. No entanto, uma importante limitação da tecnologia atual é que a imagem microscópica em alta resolução é limitada a imagens bidimensionais (2D) obtidas em lâminas de microscópio, enquanto as estruturas teciduais são tridimensionais (3D). Há décadas, os cientistas procuram uma maneira de enfrentar esse desafio e obter imagens microscópicas 3D.
Um artigo publicado na Nature Photonics co-autoria de Majid Pahlevani (Engenharia Elétrica e de Computação) e colaboradores da Universidade de Harvard descreve uma nova técnica que pode aprimorar microscópios de última geração, permitindo um aumento na resolução da imagem, além de possibilitar imagens microscópicas 3D.

Um dos principais desafios da geração de imagens em escala microscópica é lidar com a difração – a rápida propagação de luz bem focada – pois o fenômeno dificulta a obtenção de imagens de alta resolução. No estudo, os pesquisadores mostram que uma determinada disposição de luz e um caminho criado por um componente óptico ultrafino composto por uma matriz de nanocolunas em uma superfície de vidro (veja as figuras A e B) pode quebrar as limitações impostas pela difração, resolvendo assim o problema. Uma lente óptica com esse arranjo pode ser incorporada à próxima geração de dispositivos de imagem microscópica.

"Esse método, chamado de imagem de coleção de iluminação bijetiva (BICI), pode estender a gama de imagens de alta resolução em mais de 12 vezes em comparação com as técnicas de imagem de última geração", diz Pahlevani, especialista em energia e energia. eletrônicos e suas aplicações na área da saúde. Ele é membro do Queen's Center for Energy and Power Electronics Research (ePOWER). “Ao contrário das técnicas convencionais de imagem, no BICI, a luz que ilumina o alvo e a luz coletada do alvo são distribuídas ao longo da profundidade usando as nanoestruturas, tornando possível preservar imagens de alta resolução ao longo de uma grande profundidade no tecido”.

A imagem microscópica em três dimensões permite inúmeras aplicações biológicas e clínicas, como fornecer informações sobre os mecanismos intercelulares e permitir a detecção de células cancerígenas e o diagnóstico in vivo (no corpo) em tempo real.

Outro benefício importante do novo método é a rapidez com que é processado. "Técnicas computacionalmente intensivas resultam em imagens lentas, o que não é adequado para imagens in vivo", explica o Dr. Pahlevani. "Os órgãos em pacientes vivos não são estacionários e se movem, o que dá origem a artefatos na imagem. Portanto, a imagem in vivo requer técnicas rápidas". Como a nova técnica proposta é uma solução óptica para aumentar a resolução de imagens microscópicas, ela não requer capacidade computacional adicional.

A Fotônica da Natureza artigo destaca o diagnóstico de câncer como uma das principais aplicações para o novo método:"As alterações patológicas nos estágios iniciais de doenças como o câncer são muitas vezes muito sutis e podem ser facilmente ignoradas. potencial para permitir detecção e diagnóstico precoce e preciso." O Dr. Pahlevani está confiante de que o BICI pode ser aplicado a várias técnicas de imagem existentes. + Explorar mais

Imagem de autocorrelação de speckle a laser confocal de fluxo dinâmico na microvasculatura