Imagem fotográfica do microscópio multimodo. Crédito:Dispositivos Avançados e Instrumentação A versatilidade e a miniaturização dos sistemas de imagem são de grande importância na sociedade da informação atual. As técnicas de imagem microscópica sempre foram indispensáveis para a pesquisa científica e o diagnóstico de doenças na área biomédica, que também caminha para a integração, portátil e multifuncional.
A técnica do microscópio óptico geralmente inclui imagens de campo claro, campo escuro e fluorescência, que são comumente baseadas em componentes ópticos pesados. Especialmente para microscopia de fluorescência e de campo escuro, o bloqueio de luz difusa de fundo indesejada para garantir o alto SNR é de importância significativa no desempenho da imagem.
O emprego da iluminação por ondas guiadas permite combinar duas técnicas de imagem, mas os sistemas ainda são volumosos e complicados. Um caminho promissor para um microscópio compacto é usar metalenses, que consistem em nanoestruturas de subcomprimentos de onda com capacidades poderosas para modular a amplitude e a fase da luz.
Embora metalenses inovadores tenham sido demonstrados para microscopia de fluorescência, as vantagens da arquitetura ultrafina e plana ainda não foram reveladas para a miniaturização.
O grupo do professor Tao Li e Shining Zhu da Universidade de Nanjing relatou um microscópio multimodo miniaturizado para imagens de campo claro, campo escuro e fluorescência, introduzindo iluminações de ondas guiadas. Ao alternar convenientemente a fonte de luz, três modos de imagem podem funcionar juntos ou separadamente em um microscópio muito compacto (vários centímetros de tamanho).
Notavelmente, o módulo de iluminação por ondas guiadas proposto não apenas fornece um modo de imagem de baixo ruído, mas também reduz ainda mais o tamanho do sistema que favorece muito o microscópio compacto.
Como resultado, um arranjo de metalens é projetado e fabricado com uma ampliação de 3,5× na imagem (trabalhando em λ =470 nm), que corresponde ao comprimento de onda de emissão da imagem de fluorescência. A resolução da imagem é de aproximadamente 714 nm, garantindo imagens subcelulares. Além disso, experimentos demonstraram as aplicações potenciais de técnicas de imagem microfluídica para miniaturizar ainda mais os sistemas de imagem microfluídica.
Concluindo, os pesquisadores propõem e demonstram um metamicroscópio multimodo miniaturizado baseado em iluminação por ondas guiadas. Três modos de imagem são realizados dentro de um protótipo em escala centimétrica, incluindo modos de campo claro, campo escuro e fluorescência.
A iluminação de onda guiada proposta economiza ainda mais espaço para atender a essa compacidade, que combina significativamente imagens de campo escuro e de fluorescência. Uma matriz metalens é particularmente projetada e funciona em modo zoom-in (3,5×) incorporado a um sensor de imagem CMOS, que é projetado em relação ao comprimento de onda de 470 nm correspondente ao comprimento de onda de emissão.
A resolução de meio passo é de cerca de 714 nm, garantindo resolução de imagem subcelular. Notavelmente, esta é a primeira implementação de meta-dispositivo de imagem multimodo em um sistema ultracompacto, que deverá permitir a visualização em tempo real da cultura celular e ter um grande impacto no campo biomédico no futuro.
O artigo foi publicado na revista Advanced Devices &Instrumentation .
