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    Imagen de espejo:los investigadores crean imágenes de bioespecímenes de mayor calidad

    Las imágenes obtenidas mediante la combinación del nuevo cubreobjetos y los algoritmos informáticos muestran vistas más claras de estructuras pequeñas. Crédito:Yicong Wu, Instituto Nacional de Bioingeniería e Imágenes Biomédicas

    Investigadores de los Institutos Nacionales de Salud y la Universidad de Chicago mejoraron la velocidad, resolución, y eficiencia lumínica de un microscopio óptico cambiando de un cubreobjetos de vidrio convencional a un reflectante, cubreobjetos reflejados y la aplicación de nuevos algoritmos informáticos para procesar los datos resultantes.

    Hari Shroff, Doctor., jefe de la sección de laboratorio del Instituto Nacional de Imágenes Biomédicas y Bioingeniería sobre Imágenes Ópticas de Alta Resolución (HROI), y su equipo ha pasado los últimos años desarrollando microscopios ópticos que producen imágenes de alta resolución a muy alta velocidad. Después de que su laboratorio desarrolle estos nuevos microscopios, lanzan los planes y el software de forma gratuita, para que cualquier investigador pueda replicar los avances realizados en los NIH.

    Este último microscopio se basa en mejoras anteriores que el laboratorio de Shroff había realizado con microscopía de iluminación de plano selectivo (SPIM). Los desarrollos se describen en un artículo publicado el 13 de noviembre de 2017, en la edición avanzada en línea de Comunicaciones de la naturaleza . Los sistemas SPIM se diferencian de los microscopios tradicionales porque utilizan láminas de luz para excitar la muestra, exponiendo únicamente el plano de muestra fotografiado a la luz. Debido a que solo la parte de la muestra que se está fotografiando (en lugar de toda la muestra) está expuesta a la luz, hay menos daño general a la muestra. Por lo tanto, Los sistemas SPIM son más suaves que los microscopios tradicionales.

    En 2013, Shroff y su colega en el laboratorio de HROI, Yicong Wu, desarrolló el diSPIM, un sistema SPIM equipado con dos lentes para que obtenga dos vistas de la muestra en lugar de solo una. Así como usar dos ojos proporciona una profundidad y una percepción tridimensional mucho mejores que usar un solo ojo, el microscopio de doble vista permite obtener imágenes en 3-D con mucha mayor claridad y resolución que las imágenes tradicionales de una sola vista. En 2016, agregaron una tercera lente, mostrando que esta vista adicional puede mejorar aún más la eficiencia de la luz y la resolución en imágenes 3D.

    "Una vez que incorporamos tres lentes, descubrimos que era cada vez más difícil agregar más, "dijo Shroff." No porque hayamos alcanzado el límite de nuestras habilidades computacionales, sino porque nos quedamos sin espacio físico ".

    En este diagrama, puede ver cómo el cubreobjetos reflejado permite cuatro vistas simultáneas. Crédito:Yicong Wu, Instituto Nacional de Bioingeniería e Imágenes Biomédicas

    Las lentes utilizadas para obtener imágenes de las muestras son voluminosas y deben estar cerca de las muestras para obtener una imagen clara de la estructura subcelular detallada dentro de una sola célula o del desarrollo neuronal dentro de un embrión de gusano. El espacio alrededor de la muestra se vuelve cada vez más limitado con cada lente adicional.

    La solución de Wu y Shroff era conceptualmente simple y de costo relativamente bajo. En lugar de intentar encontrar formas de incluir más lentes, utilizan cubreobjetos de espejo.

    "Es muy parecido a mirarse en un espejo, ", Explicó Shroff." Si miras una escena en un espejo, puede ver perspectivas que de otro modo estarían ocultas. Usamos este mismo principio con el microscopio. Podemos ver la muestra de forma convencional utilizando las vistas habituales habilitadas por las propias lentes, mientras que al mismo tiempo se registran las imágenes reflejadas de la muestra proporcionada por el espejo ".

    Una complicación es que tanto la vista convencional como la reflejada contienen un fondo no deseado generado por la fuente de luz. Para hacer frente a este problema, Wu y Shroff colaboraron estrechamente con el grupo de Patrick La Riviere en la Universidad de Chicago. La Riviere es experta en imágenes computacionales, y ayudó al equipo a crear un software de procesamiento informático que puede identificar y eliminar el fondo no deseado y aclarar la imagen.

    Usando los cubreobjetos reflejados junto con el software de la computadora, el equipo pudo mejorar la velocidad al doble y casi duplicar la resolución en comparación con los sistemas diSPIM convencionales sin cambiar el hardware del microscopio. Un beneficio adicional de la técnica es que con cubreobjetos de espejo, el microscopio puede recolectar más luz de la muestra sin aumentar la exposición total a la luz de la muestra. Como resultado, aumenta la eficiencia de dos a tres veces en comparación con diSPIM. Los investigadores esperan que en el futuro esta técnica pueda adaptarse a otras formas de microscopía.

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