Los expertos en microscopía óptica de la Universidad del Estado de Colorado están empujando una vez más el sobre de las imágenes biológicas.
Jeffrey Field, científico investigador en ingeniería eléctrica y director de la Microscope Imaging Network de CSU, ha diseñado y construido un microscopio de detección de fluorescencia que combina el procesamiento de imágenes tridimensionales y de alta resolución que también es más rápido que las técnicas comparables.
El trabajo, con la coautoría de Randy Bartels, profesor de ingeniería eléctrica e informática, y el ex investigador postdoctoral David Winters, ha sido publicado en óptica , la revista de la Optical Society of America. Llamaron a su nuevo microscopio CHIRPT: Reconstrucción coherente de imágenes holográficas por transferencia de fase.
Los científicos de campo y otros ópticos trabajan en un mundo de compensaciones. Por ejemplo: una técnica avanzada de imágenes de tejido profundo llamada microscopía de fluorescencia multiphoton emplea un pulso láser corto y brillante enfocado en un punto, y la intensidad de fluorescencia de ese punto esluego, el láser se mueve al siguiente punto, luego al siguiente, para construir imágenes 3D de alta resolución. La técnica ofrece detalles subcelulares, pero es relativamente lenta porque ilumina solo un pequeño punto a la vez.
Otras técnicas, como la microscopía confocal de disco giratorio, son más rápidas porque iluminan múltiples puntos, no solo uno, y escanean simultáneamente en un área más grande. Pero a diferencia del multiphoton, estas técnicas requieren recolectar una imagen con una cámara.Como resultado, la luz fluorescente emitida por el espécimen se ve borrosa en la cámara, lo que lleva a una pérdida de resolución y, con ello, detalles subcelulares.
Llámalos codiciosos, pero Field y sus colegas lo quieren todo.
Su objetivo es trabajar alrededor de cada una de estas limitaciones: velocidad, resolución, tamaño del campo, para romper los límites establecidos en microscopía de luz.
El nuevo microscopio de Field y Bartels se basa en una técnica publicada anteriormente y permite el reenfoque digital de la luz fluorescente. No ilumina un solo punto, sino varios puntos al aprovechar la iluminación deslocalizada que se extiende sobre un área grande. Los principios físicos que están utilizandoson similares a la holografía, en la que se utiliza luz dispersa para construir una imagen en 3D.
Usando un campo de iluminación grande, seguido por el procesamiento de la señal de fondo, el microscopio puede definir distintos patrones de modulación de la luz de muchos puntos dentro del campo de visión. Construye una imagen tridimensional combinando las señales de todos esos patrones distintos.
"La idea es que tienes un fluoróforo en cualquier punto de la muestra, y la estructura temporal de su fluorescencia será distinguible de todas las demás", dijo Field. "Así que puedes tener esta gran variedad de fluoróforos, y solo coneste detector de un solo píxel, puede decir dónde está cada uno de ellos en ese campo 2D "
Entonces, ¿qué permite esta nueva técnica? Imágenes de tejido profundo en tres dimensiones, con mejor profundidad de campo que las técnicas comparables. La profundidad de campo, como en la fotografía, significa que las imágenes de fondo están enfocadas con nitidez junto con la imagen principal.Los investigadores de CSU pueden trabajar a 600 cuadros por segundo, que es muchas veces más rápido que las técnicas establecidas.
Con su nuevo microscopio, las imágenes también se pueden procesar posteriormente para eliminar las aberraciones que oscurecen el objeto de interés. Es similar a poder enfocar una imagen después de haberla tomado.
El microscopio CHIRPT podría permitir a los investigadores biomédicos producir imágenes nítidas en 3-D de células o tejidos en un volumen mucho mayor de lo que permiten los métodos convencionales de microscopía de fluorescencia. Podría llevar a cosas como la obtención de imágenes de procesos multicelulares en tiempo real que, con un convencionalmicroscopio óptico, solo se podía ver una célula a la vez.
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Colorado . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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