Un arsenal de herramientas de microscopía avanzadas está ahora disponible para proporcionar visualización de alta calidad de células y organismos en 3-D y, por lo tanto, ha corroborado nuestra comprensión de los complejos sistemas y funciones biológicos.

En un nuevo artículo publicado en Luz:ciencia y aplicaciones , un equipo de investigación dirigido por la Universidad de Hong Kong (HKU) desarrolló una nueva forma de modalidad de imagen, microscopía de matriz de láminas de luz codificada (CLAM) acuñada que permite la obtención de imágenes de fluorescencia en paralelo en 3-D sin ningún mecanismo de escaneo, una capacidad que de otro modo sería un desafío en las técnicas existentes.

Técnicas de microscopía biológica 3-D establecidas, notablemente confocal, microscopía multifotónica, y microscopía de fluorescencia de hoja de luz (LSFM), dependen principalmente del escaneo láser para la captura de imágenes. Todavía, se produce a expensas de la velocidad de la imagen porque todo el volumen debe escanearse secuencialmente punto por punto, línea por línea o plano por plano a una velocidad limitada por los movimientos mecánicos que involucran las partes de imagen.

Peor aún, muchos enfoques de escaneo en serie excitan repetidamente la fluorescencia desenfocada, y así acelerar el fotoblanqueo y el fotodaño. Por tanto, no son favorables a largo plazo, Imágenes volumétricas a gran escala necesarias de forma crítica en aplicaciones tan diversas como la ciencia anatómica, biología del desarrollo y neurociencia.

La paralelización 3-D en CLAM requiere una iluminación aún más suave para lograr un nivel similar de sensibilidad de imagen con la misma frecuencia de cuadro volumétrica. Por eso, reduce aún más la tasa de fotoblanqueo y, por tanto, el riesgo de fotodaño. Este es un atributo crítico para preservar la viabilidad del espécimen biológico en estudios de monitoreo a largo plazo.

El corazón de CLAM es el concepto de "espejo infinito" (es decir, un par de espejos paralelos), que es común en el arte visual y la decoración, y ha sido adoptado previamente por el mismo equipo para permitir la obtención de imágenes unicelulares optofluídicas ultrarrápidas. Aquí, el equipo empleó el "espejo infinito" junto con una simple forma de haz para transformar un solo rayo láser en una matriz de alta densidad de unas pocas decenas de láminas de luz para la excitación de fluorescencia paralelizada en 3-D.

"Una característica distintiva de CLAM es su capacidad para reconfigurar de manera flexible la densidad espacial y la coherencia temporal de la matriz de láminas de luz, simplemente ajustando la geometría del espejo, como la separación del espejo y el ángulo de inclinación, "explicó el Dr. Yuxuan Ren, el investigador postdoctoral y el primer autor del trabajo.

"Esta capacidad ha sido un desafío en los métodos de conformación de frente de onda coherente existentes, Sin embargo, podría permitir LSFM 3-D paralelizados eficientes en imágenes de tejidos dispersos con un mínimo de artefactos de moteado, "Añadió Ren.

CLAM también adopta multiplexación por división de código (CDM) (por ejemplo, multiplexación por división de frecuencia ortogonal demostrada en este trabajo), una técnica ampliamente utilizada en telecomunicaciones, para imprimir la señal de fluorescencia de cada plano de la imagen con un código único. Como resultado, permite la captura de imágenes en 3-D en paralelo con sección óptica mediante el uso de un sensor de imagen en 2-D.

"CLAM no tiene una limitación fundamental para escalar a una tasa de volumen más alta a medida que la tecnología de la cámara avanza continuamente, "Dr. Kevin Tsia, Profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica de HKU y el investigador principal del equipo señaló.

"También, CLAM se puede adaptar a cualquier sistema LSFM existente con una mínima modificación de hardware o software. Por lo tanto, está fácilmente disponible para su difusión a la comunidad más amplia de LSFM y técnicas de imágenes tridimensionales relacionadas, "añadió Tsia.