Microscopio muy econA?mico

La microscopia 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 Prof. de la UPC en el ICFO Juan P. Torres y 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 Prof. de la UPC en el ICFO Juan P. 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 comenta el profesor ICREA en el ICFO 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.