Imagen de nano-lente del virus de la gripe H1N1:detección holográfica súper resuelta de píxeles sin lente de los virus individuales de la gripe A (H1N1). La barra de escala muestra 10 micrómetros.
(Phys.org) - Mediante el uso de diminutos lentes líquidos que se autoensamblan alrededor de objetos microscópicos, un equipo de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas Henry Samueli de UCLA ha creado un método de microscopía óptica que permite a los usuarios ver directamente objetos más de 1, 000 veces más pequeño que el ancho de un cabello humano.
Junto con técnicas de reconstrucción computacional basadas en computadora, esta plataforma portátil y rentable, que tiene un amplio campo de visión, puede detectar virus y nanopartículas individuales, haciéndolo potencialmente útil en el diagnóstico de enfermedades en entornos de punto de atención o áreas donde los recursos médicos son limitados.
La microscopía electrónica es uno de los estándares de oro actuales para ver objetos a nanoescala. Esta tecnología utiliza un haz de electrones para delinear la forma y estructura de los objetos a nanoescala. También se utilizan otras técnicas basadas en imágenes ópticas, pero todos son relativamente voluminosos, requieren tiempo para la preparación y análisis de muestras, y tener un campo de visión limitado, generalmente menor de 0,2 milímetros cuadrados, lo que puede hacer que las partículas de visualización en una población escasa, como bajas concentraciones de virus, desafiante.
Para superar estos problemas, el equipo de UCLA, dirigido por Aydogan Ozcan, profesor asociado de ingeniería eléctrica y bioingeniería, desarrolló la nueva plataforma de microscopía óptica utilizando lentes a nanoescala que se adhieren a los objetos que necesitan ser fotografiados. Esto permite a los usuarios ver virus individuales y otros objetos de una manera relativamente económica y permite el procesamiento de un gran volumen de muestras.
Usando el microscopio de nano-lentes. (A) La configuración experimental. (B) Modelo numérico e imágenes de microscopio electrónico de barrido de la perla únicamente, y configuración de nano lentes de perlas. (C) Pasos de la preparación de la muestra.
"Este trabajo demuestra una técnica rentable y de alto rendimiento para detectar partículas o virus de menos de 100 nanómetros en áreas de muestra muy grandes, "dijo Ozcan, quien también es miembro del California NanoSystems Institute y tiene un nombramiento en la facultad del departamento de cirugía de la Escuela de Medicina David Geffen de UCLA. "Está habilitado por una combinación única de química de superficie e imágenes computacionales".
El equipo también incluyó a los autores principales, Onur Mudanyali y Euan McLeod, ambos becarios postdoctorales de UCLA en el Laboratorio de Investigación Biofotónica de Ozcan; Wei Luo, Alon Greenbaum y Ahmet F. Coskun, Miembros estudiantes graduados de UCLA del laboratorio de Ozcan; e Yves Hennequin y Cedric P. Allier, colaboradores de CEA-Leti, un instituto de investigación con sede en Francia.
A escalas inferiores a 100 nanómetros, La microscopía óptica se convierte en un desafío debido a sus débiles niveles de señal luminosa. Usando una composición líquida especial, lentes a nanoescala, que suelen ser más delgados que 200 nanómetros, autoensamblar alrededor de objetos en un sustrato de vidrio.
Tres columnas de la izquierda:Detección holográfica superesuelta de píxeles sin lentes de virus individuales de la influenza A (H1N1). Para comparacion, Columna derecha:Imágenes de lente de objetivo de inmersión en aceite de campo brillante de virus H1N1, y una única imagen de microscopio electrónico de barrido de un H1N1.
Una simple fuente de luz como un diodo emisor de luz (LED), luego se utiliza para iluminar el conjunto de objetos de nano-lentes. Al utilizar una matriz de sensores basada en silicio, que también se encuentra en las cámaras de los teléfonos móviles, Se detectan hologramas sin lentes de las nanopartículas. Luego, los hologramas se reconstruyen rápidamente con la ayuda de una computadora personal para detectar nanopartículas individuales en un sustrato de vidrio.
Los investigadores han utilizado la nueva técnica para crear imágenes de nanopartículas de poliestireno individuales, así como adenovirus y partículas virales de la influenza H1N1.
Si bien la técnica no ofrece la alta resolución de la microscopía electrónica, tiene un campo de visión mucho más amplio, más de 20 milímetros cuadrados, y puede ser útil para encontrar objetos a nanoescala en muestras que están escasamente pobladas.
La investigación se publica en línea en la revista. Fotónica de la naturaleza .
