Ottieni una visione più nitida dei tessuti grazie alla tecnologia degli specchi intelligenti
Un chip a microspecchi rende visibili al microscopio gli strati più profondi del tessuto
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L’Istituto Fraunhofer per i microsistemi fotonici (IPMS) ha sviluppato una nuova tecnologia in grado di migliorare significativamente la qualità dell’immagine dei microscopi ottici. Una matrice di specchi micromeccanici appositamente progettata corregge le distorsioni ottiche che si verificano durante l’osservazione dei tessuti biologici. In questo modo anche le strutture più sottili appaiono più nitide, il che rappresenta un prerequisito fondamentale per la ricerca biomedica e le future applicazioni nella diagnostica medica.
Una delle maggiori sfide nella microscopia è rappresentata dalla diffusione della luce, poiché il tessuto biologico distorce la luce mentre questa attraversa il campione. Ciò comporta immagini sfocate e una profondità di campo limitata. Ciò rende particolarmente difficile l’acquisizione di immagini ad alta risoluzione con campioni viventi. Per compensare queste distorsioni, viene utilizzata una tecnica nota come ottica adattiva. Essa modifica in modo specifico la forma del fronte d’onda della luce, correggendo così le aberrazioni dell’immagine. Finora, tuttavia, ciò richiedeva spesso sensori aggiuntivi o sistemi ottici complessi.
«Finora i microscopi dovevano prima misurare le aberrazioni dell’immagine e poi correggerle. La nostra nuova matrice di specchi svolge entrambe le operazioni contemporaneamente, il che fa risparmiare tempo e semplifica l’intera configurazione», spiega il dott. Maxim Darvin, responsabile di progetto presso il Fraunhofer IPMS.
Il cuore di questo sviluppo è un chip contenente circa 64.000 microspecchi mobili. Ogni singolo specchio misura appena 16 micrometri, il che significa che circa quattro di questi specchi possono stare affiancati sullo spessore di un capello umano. Ogni specchio può essere regolato con estrema precisione in 256 diverse posizioni senza inclinarsi e cambia il proprio allineamento fino a 1.000 volte al secondo. Ciò consente al sistema di compensare i disturbi ottici praticamente senza alcun ritardo. È adatto a lunghezze d’onda che vanno dall’ultravioletto profondo al vicino infrarosso ed è indipendente dalla polarizzazione della luce. Ciò lo rende flessibile e adatto a una varietà di tecniche di microscopia.
«Abbiamo già dimostrato le prestazioni del nostro sistema su vari campioni biologici, tra cui cellule corneali e cellulosa. In tutti i casi, la nostra ottica adattiva ha fornito immagini visibilmente più nitide e con un contrasto più elevato. Siamo inoltre riusciti a mettere a fuoco con precisione la luce laser attraverso materiali altamente diffusivi. Ciò consente di esaminare le strutture negli strati tissutali più profondi con una qualità dell’immagine superiore», afferma Darvin.
A causa dell’algoritmo, il sistema impiega attualmente ancora alcuni minuti per identificare e correggere completamente le distorsioni dell’immagine. L’obiettivo di ulteriori sviluppi è quello di eseguire questi processi in tempo quasi reale in futuro. A lungo termine, questa tecnologia può contribuire a rendere la microscopia ad alta risoluzione più veloce, più semplice e più potente, sia nella ricerca biologica di base che nelle future applicazioni diagnostiche in medicina.
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