Las tecnologías de imagen son clave para la medicina moderna y el diagnóstico en una etapa temprana, lo que puede mejorar los resultados de los pacientes. Las imágenes microscópicas permiten a los investigadores y profesionales mirar directamente dentro de las células, lo que hace posible visualizar estructuras y procesos que antes eran invisibles. Sin embargo, una limitación importante de la tecnología actual es que las imágenes microscópicas en alta resolución se limitan a imágenes bidimensionales (2D) obtenidas en portaobjetos de microscopio, mientras que las estructuras tisulares son tridimensionales (3D). Durante décadas, los científicos han estado buscando una forma de abordar este desafío y obtener imágenes microscópicas en 3D.

Un artículo publicado en Nature Photonics en coautoría con Majid Pahlevani (Ingeniería Eléctrica e Informática) y colaboradores de la Universidad de Harvard, describe una nueva técnica que puede mejorar los microscopios de última generación, lo que permite aumentar la resolución de la imagen y, al mismo tiempo, posibilita la obtención de imágenes microscópicas en 3D.

Uno de los principales desafíos de la obtención de imágenes a escala microscópica es abordar la difracción, la rápida propagación de la luz estrechamente enfocada, ya que el fenómeno dificulta la obtención de imágenes de alta resolución. En el estudio, los investigadores muestran que una disposición particular de la luz y un camino creado por un componente óptico ultrafino compuesto por una matriz de nanocolumnas en una superficie de vidrio (véanse las figuras A y B) pueden romper las limitaciones impuestas por la difracción. resolviendo así el problema. Una lente óptica con esta disposición podría integrarse en la próxima generación de dispositivos de imágenes microscópicas.

"Este método, denominado imágenes de colección de iluminación biyectivas (BICI), puede ampliar el rango de imágenes de alta resolución en más de 12 veces en comparación con las técnicas de imágenes de última generación", dice Pahlevani, un experto en energía y potencia. electrónica y sus aplicaciones en salud. Es miembro del Queen's Center for Energy and Power Electronics Research (ePOWER). "A diferencia de las técnicas de imagen convencionales, en BICI, la luz que ilumina el objetivo y la luz recolectada del objetivo se distribuyen a lo largo de la profundidad utilizando las nanoestructuras, lo que hace posible conservar imágenes de alta resolución a lo largo de una gran profundidad en el tejido".

Las imágenes microscópicas en tres dimensiones permiten numerosas aplicaciones biológicas y clínicas, como proporcionar información sobre los mecanismos intercelulares y permitir la detección de células cancerosas y el diagnóstico in vivo (en el cuerpo) en tiempo real.

Otro beneficio clave del nuevo método es la rapidez de procesamiento. "Las técnicas computacionalmente intensivas dan como resultado imágenes lentas, que no son adecuadas para imágenes in vivo", explica el Dr. Pahlevani. "Los órganos de los pacientes vivos no están estacionarios y se mueven, lo que da lugar a artefactos en las imágenes. Por lo tanto, las imágenes in vivo requieren técnicas rápidas". Debido a que la nueva técnica propuesta es una solución óptica para aumentar la resolución de imágenes microscópicas, no requiere capacidad computacional adicional.

La Fotónica de la Naturaleza El artículo destaca los diagnósticos de cáncer como una de las principales aplicaciones del nuevo método:"Los cambios patológicos en las primeras etapas de enfermedades como el cáncer suelen ser muy sutiles y pueden pasarse por alto fácilmente. Las imágenes de alta resolución in vivo mantenidas en un amplio rango de profundidad tienen la potencial para permitir una detección y un diagnóstico tempranos y precisos". El Dr. Pahlevani confía en que BICI se puede aplicar a varias técnicas de imagen existentes. + Explora más

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