MicroscopA�a de luz

La microscopA�a de luz basada en la dispersiA?n, reflexiA?n y absorciA?n, o una combinaciA?n de estos fenA?menos, ha sido una tecnologA�a clave para el estudio de objetos, especialmente aquellos en el campo de la biologA�a, que son invisibles a los ojos humanos. Se han hecho avances importantes en el pasado para crear tA�cnicas pioneras, capaces de conseguir una resoluciA?n y sensibilidad sin precedentes, sacrificando sin embargo su coste, el cual aumenta drA?sticamente con la calidad y versatilidad de los instrumentos a punto tal de que sean econA?micamente inaccesibles para el pA?blico general.

Los microscopios hologrA?ficos, de contraste de fase o contraste de interferencia diferencial (DIC) se han implementado esencialmente para conseguir hacer «visible» lo que de lo contrario es «invisible», e.g. a los objetos transparentes, abriendo asA� una nueva vA�a hacia el estudio y la caracterizaciA?n de estructuras relevantes como las cA�lulas biolA?gicas o las proteA�nas en capas. El microscopio DIC inventado por Carl Zeiss hace varias dA�cadas es uno de los instrumentos mA?s populares en este campo.

A pesar de que estas A?ltimas tA�cnicas han podido ofrecer una alta sensibilidad y resoluciA?n al campo de la microscopA�a, han demostrado ser muy limitadas en lo que se refiere al campo de visiA?n (FOV) y profundidad de campo (DOF), un inconveniente y gran limitaciA?n para muestras clA�nicas de grandes dimensiones, donde un mA�todo de anA?lisis es obligatorio que requiere un consumo de tiempo considerable. El inconveniente siempre estarA? ahA�: cuando se trata de mejorar un parA?metro, sea con una combinaciA?n especA�fica de las lentes, algA?n otro parA?metro pierde calidad.

Por tanto, en los A?ltimos aA�os, se ha centrado la investigaciA?n en el desarrollo de microscopios A?pticos sin lentes u objetivos, que podrA�an ofrecer un campo de visiA?n sin precedentes manteniendo una sensibilidad y resoluciA?n adecuada.

En un artA�culo publicado en a�?Science Advancesa�?, los investigadores del ICFO Roland Terborg, Josselin Pello, Ilaria Mannelli, el profesor de la UPC en el ICFO Juan P. Torres, asA� como el profesor ICREA en el ICFO Valerio Pruneri, han construido un novedoso microscopio, de bajo coste, compacto, elaborado con productos electrA?nicos de consumo comercial, capaz de medir simultA?neamente los cambios nanomA�tricos en el espesor de un volumen grande (0,5 cm ^ 3) de un objeto transparente como puede ser el vidrio.

Como comenta Roland Terborg, «El desafA�o de desarrollar un microscopio sin lentes para detectar capas individuales de proteA�nas (menos de 1 nm de diferencia en el camino A?ptico) parecA�a bastante difA�cil al principio. Pero a medida que comenzamos a desarrollar el dispositivo, todo parecA�a encajar de forma perfecta, superando nuestras expectativas! En lugar de tener que utilizar componentes muy caros, descubrimos que en realidad podrA�amos utilizar productos electrA?nicos de consumo final sin observar una disminuciA?n significativa de la sensibilidad».

Los investigadores han desarrollado un microscopio interferomA�trico libre de lentes con un campo de visiA?n grande, basado en un diseA�o novedoso que presenta una sensibilidad axial y una profundidad de campo muy altas, aplicando una tA�cnica adecuada que puede ser utilizada en plataformas de microarrays para la detecciA?n de proteA�nas sin la necesidad de etiquetarlas.

Mediante el uso de luz polarizada colimada, el equipo de cientA�ficos fue capaz de reconstruir la imagen haciendo incidir luz a travA�s de la muestra transparente para observar y analizar el cambio de fase y el patrA?n de intensidad de interferencia, una tA�cnica conocida como interferometrA�a de desplazamiento de fase (PSI). Como afirma el profesor Torres, «cualquier cambio ligero de A�ndice de refracciA?n introducido por una impureza en la muestra se traduce en una diferencia de fase y por lo tanto una variaciA?n de la intensidad en el patrA?n, que muestra los contornos y por lo tanto el tamaA�o de la irregularidad».

Tal y como subraya el profesor Valerio Pruneri «el dispositivo significa un gran paso para las tA�cnicas de microscopA�a de luz, especialmente para las plataformas de microarrays, ya que sin duda podrA�a ser utilizado como una herramienta de diagnA?stico inmediato y posterior tratamiento de enfermedades tanto importante como Sepsis, donde los resultados rA?pidos y precisos pueden traducirse en situaciones de vida o muerte para la salud del paciente. TambiA�n estamos emocionados por el hecho de que esto serA? parte del portafolio de proyectos de la spin-off Sixsenso, el cual incluye dispositivos similares para la detecciA?n de partA�culas y microorganismos».

El nuevo dispositivo ha demostrado ser de bajo coste, compacto y muy adecuado para aplicaciones de diagnA?stico inmediato, haciA�ndolo ideal para integrarse plenamente en cA?maras de telA�fonos mA?viles o tabletas y ser utilizado para la detecciA?n, anA?lisis y caracterizaciA?n de objetos o superficies transparentes.