Microscopía en la punta de una fibra óptica del grosor de un cabello: un nuevo enfoque da forma previa a la luz para un control sin precedentes

Investigadores de la Universidad de Adelaida, como parte de un equipo internacional, han desarrollado un enfoque que hace posible la microscopía avanzada a través de una fibra óptica más delgada que un cabello humano.

«Los avances recientes en óptica han hecho posible entregar luz de manera controlable a través de fibras ópticas extremadamente delgadas, pero hasta ahora los investigadores no han logrado entregar patrones de luz más complicados que se necesitan para realizar microscopía avanzada», dijo el Dr. Ralf Mouthaan del Centro de la Universidad de Adelaida. de Light for Life, quien llevó a cabo el proyecto.

«Con un tamaño mucho más pequeño que cualquier otro dispositivo de imágenes de fibra, esto permitirá recolectar imágenes microscópicas de partes del cuerpo humano que antes eran inaccesibles, minimizando al mismo tiempo el daño tisular asociado.

«La luz transmitida a través de una fibra óptica se distorsiona a medida que se propaga. A medida que el tamaño de la fibra se acerca al ancho de un cabello humano, esta distorsión da como resultado un patrón granular aparentemente aleatorio.

«Nuevos enfoques han comenzado a corregir esta distorsión, permitiendo que dispositivos de huella ultradelgados penetren en partes del cuerpo que antes eran inaccesibles.

«Sin embargo, estos enfoques dan como resultado haces de luz imperfectos, lo que los hace inadecuados para la microscopía de superresolución o de campo amplio.

«La realización de una microscopía avanzada en una fibra del grosor de un cabello revelará una gran cantidad de información adicional».

El nuevo enfoque beneficiará a las técnicas de microscopía avanzadas, como la microscopía de lámina de luz, en la que se construye una imagen volumétrica de la muestra mediante la obtención de imágenes de un plano a la vez, o la microscopía de agotamiento de emisiones estimuladas (STED), que permite que estructuras increíblemente pequeñas alcancen una milmillonésima parte. de un metro de diámetro para ser fotografiado.

Este proyecto fue realizado por el Dr. Ralf Mouthaan y es el resultado de una sólida colaboración internacional con el Dr. Peter Christopher y el Dr. George Gordon de la Universidad de Nottingham, Reino Unido, así como con el Profesor Tim Wilkinson y el Profesor Tijmen Euser de la Universidad de Cambridge, Reino Unido. El profesor Kishan Dholakia dirige el equipo de Adelaida como director del Centro de Luz para la Vida.

El equipo ha demostrado ahora que es posible preformar la luz para que pueda generar cualquier patrón óptico deseado, incluso después de la distorsión.

El enfoque descrito en su artículo publicado en Materiales ópticos avanzadosproporciona un control sin precedentes sobre la amplitud, fase y polarización del haz en la salida de la fibra. Demuestran la proyección de patrones de luz exóticos como los haces de Bessel, los haces de Airy y los haces de Laguerre-Gaussianos, cada uno de los cuales tiene propiedades únicas que sustentan las técnicas modernas de microscopía.

«Si bien muchos microscopios avanzados pueden ocupar un laboratorio completo, este enfoque es un paso importante para miniaturizar los microscopios hasta el punto de que se puedan tomar imágenes microscópicas dentro del cuerpo humano», dijo el Dr. Mouthaan.

«Lo que se puede proyectar a través de la fibra óptica es casi ilimitado. Por ejemplo, también se puede formar el nuevo logotipo de la universidad».

El equipo de Adelaida pasará ahora a demostrar la primera prueba de concepto de «endomicroscopios», mientras que los miembros del equipo de la Universidad de Nottingham trabajan para construir un endoscopio listo para uso clínico.