Microscópio sem lentes amplia amostra inteira de
uma só vez
Redação
do Site Inovação Tecnológica - 17/03/2020
O microscópio inteiro cabe dentro de um chip, com a imagem sendo
reconstruída por computador.
[Imagem: Sean Flynn/UConn]
Microscópio em um chip
Quando você olha através de um microscópio,
tudo o que está na mesa - ou platina - pode ser ampliado a um grau que depende
das lentes usadas.
Infelizmente, apenas uma parte da
amostra pode ser ampliada de cada vez, de forma que um microscópio padrão não
nos fornece uma imagem completa da amostra.
Este foi o problema que Shaowei Jiang
e seus colegas da Universidade de Connecticut, nos EUA, queriam resolver, de
olho na automação da microscopia que está se tornando necessária para análises
médicas em tempo real, baseadas nos biochips.
Eles começaram removendo um
componente central dos microscópios tradicionais - as lentes objetivas. Na
verdade, esta nova plataforma elimina vários dos problemas mais comuns da
microscopia óptica convencional, além de representar uma opção de baixo custo
para viabilizar o diagnóstico de doenças no ponto de atendimento.
Em vez de usar lentes para ampliar a
amostra de tecido, a plataforma conta com um difusor que fica entre a amostra e
o sensor de imagem ou a câmera. O difusor move-se aleatoriamente para
diferentes posições, enquanto o sensor captura as imagens. Juntamente com
informações de posição, tudo é então usado para reconstruir uma imagem para
visualização.
O resultado é uma configuração
essencialmente plana e que cabe inteira dentro de um chip - o limite de tamanho
fica por conta do tamanho da amostra que se deseja observar.
O microscopio plano e sem lentes funciona com base
em uma tecnica chamada pticografia.
[Imagem: Shaowei Jiang et al. - 10.1039/c9lc01027k]
Pticografia
O cerne do processo é uma técnica de
imageamento chamada pticografia.
A imagem pticográfica tipicamente usa um feixe focalizado para iluminar uma
amostra e registrar o padrão criado pela luz que se espalha a partir da amostra
iluminada. Hoje, para recuperar uma imagem complexa inteira - como uma amostra
de tecido - para visualização, é necessário gravar milhares de padrões enquanto
a amostra é digitalizada em diferentes posições.
Os inconvenientes, que têm impedido
uma implementação mais ampla desse método, são a necessidade de uma varredura
mecânica muito precisa e sua baixa velocidade. Jiang solucionou os dois
problemas aproximando a amostra do sensor de imagem, o que permitiu ampliar o
campo de visão para toda a área do sensor de imagem.
A movimentação mecânica precisa foi
dispensada porque a equipe alcançou o maior número de Fresnel já obtido para a
pticografia, aproximadamente 50.000 - o número de Fresnel caracteriza como uma
onda de luz viaja por uma distância após passar por uma abertura, como o
diafragma de uma câmera.
O protótipo atual oferece um campo de
visão de 30 mm2, em comparação com o padrão de 2 mm2 obtidos anteriormente com
a mesma técnica.
"Essa abordagem reduz o tempo de
processamento, o custo e permite a produção de uma imagem mais completa da
amostra," disse o professor Guoan Zheng, que trabalha há anos com a
chamada microscopia computacional.
Bibliografia:
Artigo: Wide-field, high-resolution lensless on-chip microscopy via near-field blind ptychographic modulation
Autores: Shaowei Jiang, Jiakai Zhu, Pengming Song, Chengfei Guo, Zichao Bian, Ruihai Wang, Yikun Huang, Shiyao Wang, He Zhanga, Guoan Zheng - Revista: Lab on a Chip - DOI: 10.1039/c9lc01027k
Artigo: Wide-field, high-resolution lensless on-chip microscopy via near-field blind ptychographic modulation
Autores: Shaowei Jiang, Jiakai Zhu, Pengming Song, Chengfei Guo, Zichao Bian, Ruihai Wang, Yikun Huang, Shiyao Wang, He Zhanga, Guoan Zheng - Revista: Lab on a Chip - DOI: 10.1039/c9lc01027k
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