Ojos de vieira como inspiración para nuevos objetivos de microscopio
El nuevo objetivo puede fabricarse de forma mucho más barata y ofrece una calidad de imagen equivalente o incluso mejor que los objetivos convencionales
Neurocientíficos de la Universidad de Zúrich han desarrollado objetivos innovadores para microscopía óptica utilizando espejos para producir imágenes. Su diseño se corresponde, por un lado, con los telescopios de espejos utilizados en astronomía y, por otro, con los ojos de las vieiras. Los nuevos objetivos permiten obtener imágenes de alta resolución de tejidos y órganos en una variedad mucho mayor de medios de inmersión que con las lentes de microscopio convencionales.
Imagen simbólica
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Algunas especies de mejillones pueden ver. Las vieiras, por ejemplo, tienen hasta 200 ojos que les ayudan a detectar depredadores, como una estrella de mar que se acerca. Sin embargo, los ojos de las vieiras difieren significativamente del ojo humano. Mientras que en nuestros ojos la combinación de córnea y lente crea una imagen en la retina, en los ojos de las vieiras la luz es enfocada por un espejo semiesférico.
Imágenes ópticas con lentes o espejos
La creación de imágenes con espejos en lugar de lentes es especialmente común en los telescopios astronómicos, con el fin de captar la mayor cantidad de luz posible de planetas, estrellas y galaxias. En el telescopio Schmidt, desarrollado en la década de 1930 por Bernhard Schmidt (1879-1935) y que todavía se utiliza en muchos observatorios, se combina una fina lente correctora con un gran espejo esférico.
Sin embargo, los objetivos de espejo rara vez se encuentran en los microscopios utilizados para estudiar el microcosmos biológico. La mayoría de los objetivos de microscopio son tan compactos que pueden montarse fácilmente a partir de lentes. Sin embargo, para conseguir la máxima calidad de imagen, se necesitan entre 10 y 15 lentes de distintos tipos de vidrio, todas ellas pulidas con precisión y alineadas con exactitud entre sí. Como resultado, el coste de los objetivos de microscopio para investigación puede ser equivalente al de un coche de tamaño medio, lo que representa una parte importante del coste total de un microscopio.
Compatibilidad con distintos medios de inmersión como escollo
Además de su complejo diseño, muchos objetivos comerciales tienen el inconveniente de que suelen estar diseñados para un solo medio de inmersión específico, como aire, agua o aceite. Esto significa que hay que comprar un nuevo objetivo para las muestras que requieren un medio de inmersión diferente. Durante mucho tiempo, esto no supuso un gran problema, pero en los últimos años, los procesos conocidos como técnicas de clearing que pueden hacer transparentes las muestras de tejido han despertado un gran interés en biología y patología. Por ejemplo, en lugar de preparar laboriosamente finas láminas de tejido a partir de un cerebro de ratón extirpado, las técnicas de limpieza pueden hacer transparente todo el cerebro. En patología, se espera que estas técnicas aumenten la eficacia de las biopsias y permitan, por ejemplo, diagnosticar antes las alteraciones malignas de los tejidos, como los tumores. Por desgracia, la mayoría de las técnicas de aclaración utilizan medios de inmersión incompatibles con los objetivos convencionales de los microscopios. Esto significa que las considerables ventajas de las técnicas de limpieza para la investigación siguen estando parcialmente desaprovechadas.
Microscopía de alta resolución en grandes bloques de tejido transparente
Para sortear las limitaciones de los objetivos de microscopio convencionales, e inspirándose en los ojos de las vieiras, que en principio funcionan como pequeños telescopios Schmidt submarinos, el neurocientífico y astrónomo aficionado de la UZH Dr. Fabian Voigt desarrolló un enfoque poco convencional: se dio cuenta de que era posible llenar un telescopio Schmidt con un medio de inmersión líquido y encogerlo hasta el tamaño de un microscopio. El objetivo resultante es casi un telescopio en miniatura sumergido que sigue proporcionando una imagen nítida. "Es posible diseñar un objetivo Schmidt de forma que proporcione una excelente calidad de imagen en cualquier fluido homogéneo, así como en el aire", afirma Voigt. Esto significa que un solo objetivo Schmidt es compatible con muchas técnicas de limpieza diferentes. La razón de esta inusual característica es el uso de un espejo en lugar de lentes. Un espejo esférico enfoca la luz en el mismo punto tanto si está sumergida en líquido como si está en el aire.
Aplicaciones versátiles también en el diagnóstico médico
Para demostrar la versatilidad de este innovador enfoque, los investigadores que trabajan con Fabian Voigt y el profesor de la UZH Fritjof Helmchen utilizaron su prototipo de objetivo Schmidt para estudiar diversas muestras, como cerebros de ratón, renacuajos y embriones de pollo. Junto con un equipo de la Universidad de Maastricht, también pudieron analizar muestras claras de cerebro humano. Además, el nuevo tipo de objetivo también es adecuado para medir la actividad neuronal en cerebros de larvas jóvenes de pez cebra vivas. "En todos los casos, la calidad de la imagen fue equivalente o incluso mejor que la que se consigue con los objetivos convencionales, a pesar de que el objetivo Schmidt sólo consta de dos elementos ópticos", explica Helmchen. En comparación con los objetivos convencionales, que tienen una docena más de lentes, un objetivo Schmidt puede fabricarse de forma mucho más rentable.
Las aplicaciones futuras podrían incluir también el examen de tejidos tumorales o la detección de enfermedades neurológicas. "En este sentido, las vieiras podrían mostrarnos el camino hacia un mejor diagnóstico médico", afirma Helmchen.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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