Un dispositivo óptico que se asemeja a una lente de faro miniaturizada puede hacer que sea más fácil mirar dentro de las placas de Petri y observar los detalles a nivel molecular de los procesos biológicos. incluido el crecimiento de células cancerosas. Desarrollado por KAUST, la nueva lente también es muy rentable.

Muchas técnicas de bioimagen requieren que se agreguen tintes fluorescentes a objetivos celulares específicos. Pero un método desarrollado recientemente conocido como microscopía de dispersión raman estimulada (SRS) puede evitar los engorrosos pasos de etiquetado mediante el uso de pulsos de láser para recopilar señales de vibración molecular de muestras biológicas. La capacidad de los microscopios SRS para producir alta resolución, Las imágenes no invasivas a velocidades en tiempo real han llevado a los investigadores a implementarlas también para estudios de diagnóstico de enfermedades in vivo.

Un inconveniente de los microscopios SRS, sin embargo, es que el sistema de detección se ve afectado por una señal de fondo, conocida como modulación de fase cruzada, que se genera por las intensas interacciones entre los pulsos láser y las muestras.

"Esta señal de fondo es ubicua y reduce el contraste durante la observación microscópica de muestras complejas, como las células vivas, ", explica Carlo Liberale de KAUST." También dificulta la identificación de moléculas objetivo ".

Para evitar los efectos de la modulación de fase cruzada, la mayoría de los microscopios SRS necesitan utilizar objetivos de vidrio voluminosos capaces de captar amplios ángulos de luz. Sin embargo, este tipo de lentes es casi imposible de colocar en las incubadoras de etapa superior que se utilizan para cultivar células vivas para la obtención de imágenes biológicas.

Andrea Bertoncini, un investigador del grupo de Liberale, encabezó el trabajo para crear una lente SRS ultradelgada utilizando impresión tridimensional (3-D) basada en láser. Siguiendo el ejemplo del esbelto diseño de las lentes de los faros, El equipo de KAUST imprimió pequeñas características similares a lentes y espejos en un polímero transparente de solo una fracción de milímetro de espesor.

"Este tipo de diseño de lente es una forma muy eficiente de recolectar y redirigir la luz proveniente de fuentes de gran angular directamente a nuestro detector láser, "dice Bertoncini." Y como es tan delgado, cabe fácilmente en las cámaras cerradas de una incubadora ".

Después de que las pruebas de calibración confirmaron que su nueva lente podría rechazar el fondo de modulación de fase cruzada, los investigadores centraron su atención en las células cancerosas humanas cultivadas en una placa de Petri convencional. Estos experimentos revelaron que la lente podía obtener imágenes de los componentes interiores de la celda con una resolución similar a la de los microscopios SRS convencionales. pero en un formato mucho más conveniente y menos costoso.

"Los objetivos que usamos normalmente para recolectar señales microscópicas SRS cuestan algunos miles de dólares, ", dice Bertoncini." Ahora tenemos una lente con beneficios similares que podemos producir por menos de una décima parte de ese precio ".