Novo Endoscópio Sem Lentes Fornece Imagens 3D de Estruturas Subcelulares Sem Óptica Tradicional

A Sociedade Óptica, Washington, DC

Pesquisadores desenvolveram um novo endoscópio auto-calibrável que produz imagens 3D de objetos menores que uma única célula sem lente ou quaisquer componentes ópticos, elétricos ou mecânicos. A ponta do endoscópio mede apenas 200 mícrons de largura — aproximadamente a largura de alguns fios de cabelo humanos torcidos juntos. Como uma ferramenta minimamente invasiva para imagem de características dentro de tecidos vivos, o endoscópio extremamente fino poderia permitir uma variedade de aplicações de pesquisa e médicas.

Pesquisadores desenvolveram um novo endoscópio auto-calibrável que produz imagens 3D de objetos menores que uma única célula. (Crédito: Czarske, TU Dresden, Alemanha)

Endoscópios convencionais usam câmeras e luzes para capturar imagens dentro do corpo. Nos últimos anos, pesquisadores desenvolveram maneiras alternativas de capturar imagens através de fibras ópticas, eliminando a necessidade de câmeras volumosas e outros componentes grandes, permitindo endoscópios significativamente mais finos. Apesar de sua promessa, no entanto, essas tecnologias sofrem de limitações como incapacidade de tolerar flutuações de temperatura ou dobra e torção da fibra.

Um grande obstáculo para tornar essas tecnologias práticas é que elas exigem processos de calibração complicados — em muitos casos enquanto a fibra está coletando imagens. Para resolver isso, os pesquisadores adicionaram uma fina placa de vidro, com apenas 150 mícrons de espessura, à ponta de um feixe de fibras coerentes, um tipo de fibra óptica comumente usado em aplicações de endoscopia. O feixe de fibras coerentes usado no experimento tinha cerca de 350 mícrons de largura e consistia em 10.000 núcleos.

Quando o núcleo central da fibra é iluminado, ele emite um feixe que é refletido de volta para o feixe de fibras e serve como uma estrela-guia virtual para medir como a luz está sendo transmitida. Isso é conhecido como função de transferência óptica, que fornece dados cruciais que o sistema usa para se calibrar instantaneamente.

Um componente chave da nova configuração é um modulador espacial de luz, usado para manipular a direção da luz e permitir foco remoto. O modulador espacial de luz compensa a função de transferência óptica e imagens no feixe de fibras. A luz refletida de volta do feixe de fibras é capturada na câmera e superposta com uma onda de referência para medir a fase da luz. A posição da estrela-guia virtual determina o foco do instrumento, com diâmetro mínimo de foco de aproximadamente um mícron. Os pesquisadores usaram uma lente adaptativa e um espelho galvômetro 2D para deslocar o foco e permitir varredura em diferentes profundidades.

A equipe testou seu dispositivo usando-o para imaginar um espécime 3D sob uma lâmina de cobertura de 140 mícrons de espessura. Varredura do plano da imagem em 13 passos ao longo de 400 mícrons com taxa de imagem de 4 ciclos por segundo, o dispositivo imageou com sucesso partículas no topo e na base do espécime 3D. No entanto, seu foco deteriorou-se à medida que o ângulo do espelho galvômetro aumentou. Os pesquisadores sugerem que trabalhos futuros poderiam abordar esta limitação. Além disso, usar um scanner galvômetro com taxa de quadros mais alta poderia permitir aquisição de imagem mais rápida.

Esta abordagem permite tanto calibração em tempo real quanto imagem com invasividade mínima, importante para imagem 3D in-situ, manipulação mecânica de células baseada em lab-on-a-chip, optogenética in vivo de tecido profundo e inspeções técnicas de fechadura.

Para mais informações, contate Este endereço de e-mail está sendo protegido de spambots. Você precisa de JavaScript habilitado para visualizá-lo..