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    La plataforma de microscopía en chip sin lentes muestra diapositivas a la vista

    Los investigadores de UConn planean continuar perfeccionando la tecnología para mejorar su uso en aplicaciones comerciales y clínicas. Crédito:Guoan Zheng

    Cuando miras a través de un microscopio, todo lo que hay en el escenario se magnifica a un grado que el ojo humano difícilmente puede imaginar. Si bien las técnicas de microscopía tradicionales permiten que se vean detalles minúsculos, el equipo estándar no nos proporciona la imagen completa.

    La mayoría de los microscopios ópticos tienen un campo de visión limitado, sólo uno a dos milímetros. Este es un inconveniente importante para los científicos y patólogos de la vida que dependen de la microscopía para analizar y diagnosticar enfermedades. dado que las muestras de tejido preparadas tienen una dimensión en el rango de centímetros.

    Para abordar esta necesidad clínica insatisfecha, una nueva plataforma de microscopía desarrollada en UConn elimina un componente central de los microscopios tradicionales:lentes de objetivo. Al ir sin lentes, los investigadores pueden proporcionar a los médicos una imagen más completa, conduciendo a diagnósticos más precisos.

    Guoan Zheng, un profesor de ingeniería biomédica de la Universidad de Connecticut, publicó recientemente sus hallazgos sobre una demostración exitosa de una plataforma de microscopía en chip sin lentes en Lab on a Chip. Esta plataforma elimina varios de los problemas más comunes con la microscopía óptica convencional y proporciona una opción de bajo costo para el diagnóstico de enfermedades.

    En lugar de usar lentes para ampliar la muestra de tejido, La plataforma de Zheng se basa en un difusor que va entre la muestra y el sensor de imagen o la cámara. El difusor se mueve aleatoriamente a diferentes posiciones mientras el sensor adquiere las imágenes, recopilar la información del objeto codificado que luego se utilizará para recuperar una imagen para que la vean los médicos o investigadores.

    En el corazón del proceso de recuperación de objetos se encuentra una técnica de obtención de imágenes llamada pticografía. Las imágenes pticográficas suelen utilizar un haz enfocado para iluminar una muestra y registrar el patrón creado por la luz difractada. Para recuperar una imagen compleja completa, como una muestra de tejido, para su visualización, La pticografía requiere que se registren miles de patrones mientras se escanea la muestra en diferentes posiciones.

    "Aunque la pticografía ha sido de creciente interés para los científicos de todo el mundo, La amplia implementación del método se ha visto obstaculizada por su baja velocidad y el requisito de un escaneo mecánico preciso. "dice Shaowei Jiang, estudiante de posgrado de la UConn y autor principal del estudio.

    La nueva tecnología pticográfica de Zheng aborda estos problemas al acercar la muestra al sensor de imagen. Esta nueva configuración permite que el equipo tenga toda el área del sensor de imagen como campo de visión de la imagen. Además, ya no requiere el escaneo mecánico preciso necesario para la pticografía tradicional. Esto se debe a que la nueva configuración tiene el número de Fresnel más alto jamás probado para pticografía, aproximadamente 50, 000. El número de Fresnel caracteriza cómo una onda de luz viaja a lo largo de una distancia después de pasar por una abertura, como un agujero de alfiler. El número de Fresnel ultra alto utilizado en los experimentos de Zheng indica que hay muy poca difracción de luz desde el plano del objeto al plano del sensor. Los bajos niveles de difracción significan que el movimiento del difusor se puede rastrear directamente a partir de las imágenes sin procesar capturadas, eliminando la necesidad de una etapa de movimiento precisa, que es fundamental para la pticografía convencional.

    "Este enfoque reduce el tiempo de procesamiento, costo, y permite producir una imagen más completa de la muestra, "dice Zheng.

    Con microscopía de lente convencional, los científicos solo pueden ver una pequeña porción de una diapositiva durante cada vista. La plataforma de Zheng ofrece una mejora importante al expandir de manera efectiva el campo de visión del microscopio. El prototipo actual de Zheng ofrece un campo de visión de 30 mm2, en comparación con el estándar ~ 2 mm2. Al utilizar un sensor de imagen de fotograma completo en una cámara fotográfica normal, La tecnología de Zheng permite a los médicos analizar dos diapositivas completas a la vez.

    "Imagínese poder leer un libro completo a la vez en lugar de solo una página a la vez. Eso es esencialmente lo que esperamos que nuestra tecnología les permita hacer a los médicos". "dice Zheng.

    Añadiendo a su ya larga lista de mejoras, La plataforma de Zheng elimina la necesidad de tinción celular. Normalmente, los científicos tiñen partes de las células, como el núcleo, para identificar cuántos hay. Zheng probó la capacidad de esta plataforma para realizar la segmentación celular automática utilizando los mapas de fase recuperados sin etiquetas.

    Debido a su configuración compacta y rendimiento robusto, Zheng y su equipo imaginan que su plataforma sería una buena opción para su uso en una variedad de puntos de atención, salud global, y aplicaciones de telemedicina. Su tecnología también puede ser útil para microscopía electrónica y de rayos X.

    "Al usar nuestro lente sin lentes, sistema de imágenes llave en mano, podemos eludir las limitaciones físicas de la óptica y adquirir información cuantitativa de alta resolución para microscopía en chip. Estamos entusiasmados de seguir perfeccionando esta tecnología para que las aplicaciones comerciales y clínicas tengan un impacto tangible para los pacientes y los investigadores. "Dice Zheng.

    los Laboratorio en un chip el papel se titula, "Campo amplio, microscopía en chip sin lentes de alta resolución mediante modulación ptychographic ciega de campo cercano ".


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