Los investigadores han desarrollado un método único de obtención de imágenes de alta resolución que puede capturar imágenes espectrales de infrarrojo medio de eventos rápidos o procesos dinámicos que tienen lugar en el orden de milisegundos. Este rango espectral se utiliza para muchas aplicaciones porque puede revelar la composición química detallada de una muestra.
"Este enfoque novedoso podría usarse algún día para realizar un cribado previo de las biopsias médicas a fin de identificar las que necesitan un examen más detenido, "dijo Peter Tidemand-Lichtenberg, miembro del equipo de investigación de DTU Fotonik en Dinamarca. "Podría usarse para buscar las firmas químicas del cáncer y otras enfermedades de manera que aumentaría la precisión y la velocidad de los diagnósticos".
Un grupo multiinstitucional de investigadores describe el nuevo enfoque de imágenes en Optica , Revista de la Optical Society (OSA) para investigaciones de alto impacto. También demuestran algunas de las aplicaciones potenciales de la técnica al obtener imágenes de un flujo de gas y distinguir muestras cancerosas y normales de tejido esofágico.
"Aunque la espectroscopia de infrarrojo medio se reconoce como una herramienta poderosa para el análisis químico, su aplicabilidad se ha visto obstaculizada por la falta de fuentes de luz asequibles y detectores sensibles, ", dijo Tidemand-Lichtenberg." Para superar esta barrera, utilizamos un enfoque que traduce la información de la región del infrarrojo medio, donde las firmas químicas son más distintas, al infrarrojo cercano, donde la tecnología de cámaras actual es más madura y sensible ".
Espectroscopia de infrarrojo medio práctica
Los investigadores se basaron en un proceso conocido como conversión de frecuencia no lineal en el que se agrega energía a un fotón para cambiar su longitud de onda. y de ahí su color. Aunque la conversión de frecuencia, o conversión ascendente, se utiliza a menudo para cambiar la longitud de onda de la salida de un láser, los investigadores de DTU Fotonik desarrollaron un sistema de detección que podría cambiar una imagen completa de IR medio al rango de longitud de onda del infrarrojo cercano al tiempo que conserva toda la información espacial.
El sistema incorpora una nueva fuente de luz infrarroja media desarrollada por colaboradores del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO). Esta fuente de luz de una sola longitud de onda se puede sintonizar en diferentes longitudes de onda y también utiliza la conversión de frecuencia para generar la luz del infrarrojo medio. De hecho, Los investigadores utilizaron el mismo láser de infrarrojo cercano pulsado para dos cosas:generar la luz IR media sintonizable y lograr la conversión ascendente de la imagen.
"Este enfoque produce pulsos de alta potencia de pico en perfecto sincronismo, eliminando la necesidad de un sofisticado control temporal de los pulsos, conduciendo a imágenes con una buena relación señal / ruido, ", explicó Tidemand-Lichtenberg". Además, nuestra configuración óptica está diseñada de una manera que requiere muy poco procesamiento posterior después de que se adquieren las imágenes ".
Generación de imágenes de eventos rápidos y muestras complejas
Los investigadores demostraron la velocidad de obtención de imágenes de su nuevo enfoque de espectroscopia de conversión ascendente de infrarrojo medio ajustando el láser de iluminación para que coincida con el pico de absorción de un flujo de gas y adquiriendo un video con 40 imágenes por segundo.
También realizaron un estudio piloto, encabezado por los miembros del equipo de la Universidad de Exeter, en el que se utilizó el sistema para evaluar muestras de tejido esofágico canceroso y sano. Descubrieron que la morfología y la clasificación espectral utilizando su sistema coincidían bien con las imágenes histopatológicas teñidas estándar.
"Nuestro enfoque de imágenes de conversión ascendente es genérico y constituye una simplificación importante en la realización de la velocidad de fotogramas de video, imágenes monocromáticas de infrarrojo medio, "dijo Tidemand-Lichtenberg.
"La información espectral proporcionada por esta técnica podría combinarse con el aprendizaje automático para permitir y posiblemente más objetivo, diagnósticos médicos basados en firmas químicas sin necesidad de tinción ".
