Los investigadores demuestran la microscopía de superresolución sin etiquetas

El método de obtención de imágenes mide el tamaño y la posición de las partículas con una precisión nanométrica

25.04.2022 - Estados Unidos

Los investigadores han desarrollado un nuevo método de medición y obtención de imágenes que puede resolver nanoestructuras más pequeñas que el límite de difracción de la luz sin necesidad de tintes ni etiquetas. El trabajo representa un importante avance hacia un nuevo y potente método de microscopía que podría utilizarse algún día para ver las finas características de muestras complejas más allá de lo que es posible con los microscopios y técnicas convencionales.

El nuevo método, descrito en Optica, la revista de investigación de alto impacto del Optica Publishing Group, es una modificación de la microscopía de barrido láser, que utiliza un rayo láser fuertemente enfocado para iluminar una muestra. Los investigadores ampliaron la técnica midiendo no sólo el brillo, o la intensidad, de la luz tras su interacción con un espécimen en estudio, sino también detectando otros parámetros codificados en el campo de luz.

"Nuestro enfoque podría ayudar a ampliar el conjunto de herramientas de microscopía utilizadas para estudiar nanoestructuras en una variedad de muestras", dijo el líder del equipo de investigación, Peter Banzer, de la Universidad de Graz (Austria). "En comparación con las técnicas de superresolución basadas en un enfoque de barrido similar, nuestro método es totalmente no invasivo, lo que significa que no requiere la inyección de ninguna molécula fluorescente en una muestra antes de la obtención de imágenes".

Los supercristales magnéticos súper fuertes pueden ensamblarse por sí mismos

Leer noticia

Los investigadores demuestran que pueden medir la posición y el tamaño de las nanopartículas de oro con una precisión de varios nanómetros, incluso cuando se tocan varias partículas.

"Nuestro novedoso enfoque de la microscopía de escaneo láser podría cerrar la brecha entre los microscopios convencionales con resolución limitada y las técnicas de superresolución que requieren la modificación del espécimen en estudio", dijo Banzer.

Capturar más de la luz

En la microscopía de escaneo láser, un haz de luz es escaneado a través de la muestra y se mide la luz transmitida, reflejada o dispersada procedente de la misma. Aunque la mayoría de los métodos de microscopía miden la intensidad, o el brillo, de la luz procedente de la muestra, también se almacena una gran cantidad de información en otras características de la luz, como su fase, polarización y el ángulo de dispersión. Para captar esta información adicional, los investigadores examinaron la resolución espacial de la información de intensidad y polarización.

"La fase y la polarización de la luz, junto con su intensidad, varían espacialmente de forma que incorporan detalles finos sobre la muestra con la que interactúa, de forma parecida a como la sombra de un objeto nos dice algo sobre la forma del propio objeto", dijo Banzer. "Sin embargo, gran parte de esta información se ignora si sólo se mide la potencia lumínica global tras la interacción".

Demostraron el nuevo enfoque utilizándolo para estudiar muestras sencillas que contenían nanopartículas metálicas de diferentes tamaños. Para ello, escanearon el área de interés y luego registraron imágenes de polarización y ángulo resuelto de la luz transmitida. Los datos medidos se evaluaron mediante un algoritmo que crea un modelo de las partículas que se adapta automáticamente para asemejarse a los datos medidos con la mayor precisión posible.

"Aunque las partículas y sus distancias eran mucho más pequeñas que el límite de resolución de muchos microscopios, nuestro método fue capaz de resolverlas", dijo Banzer. "Además, y aún más importante, el algoritmo fue capaz de proporcionar otros parámetros sobre la muestra, como el tamaño y la posición precisos de las partículas".

Los investigadores trabajan ahora para adaptar el método de modo que pueda utilizarse con muestras más complejas. La funcionalidad del método también puede ampliarse adaptando la estructura de la luz que interactúa con la muestra e incorporando enfoques basados en la inteligencia artificial en los pasos del procesamiento de imágenes. En cuanto a la detección, los autores, junto con otros expertos, están desarrollando actualmente una cámara especial como parte de un proyecto europeo llamado SuperPixels. Este dispositivo de detección de última generación será capaz de resolver la información de polarización y fase, además de la intensidad.

"Nuestro estudio es otra demostración del papel fundamental que puede desempeñar la estructura de la luz en el campo de la óptica y las tecnologías basadas en la luz", afirma Banzer. "Ya se han demostrado muchas aplicaciones y fenómenos intrigantes, pero hay más por venir".

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.