Notícia com publicação científica
Fibra óptica mais fina que fio de cabelo humano viabiliza imagens de microscopia avançada
Tecnologia pode permitir imagens de regiões anteriormente inacessíveis no corpo

Divulgação, Universidade de Adelaide

Projeção experimental de feixes de Bessel, feixe de Airy e feixes de Laguerre-Gauss através de uma fibra multimodo de núcleo de 50 mícrons.

4 de dezembro de 2024, 11:44

Fonte

Crispin Savage, Universidade de Adelaide

Publicação Original

Universidade de Adelaide

Áreas

Biofísica, Fisiologia, Fotônica, Gastroenterologia, Imagens Médicas, Medicina, Oncologia, Patologia, Processamento de Imagens

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Resumo

Em um estudo colaborativo internacional, pesquisadores desenvolveram uma nova abordagem para o tratamento das distorções de feixes de luz que se propagam através de uma fibra óptica ultrafina.

Agora, a aplicação destas fibras ópticas ultrafinas pode beneficiar o uso de técnicas avançadas de microscopia, como a microscopia de lâmina de luz ou a microscopia de depleção por emissão estimulada (STED).

Foco do Estudo

Desenvolver estratégia que viabilize o uso de fibras ópticas ultrafinas para microscopia avançada

Por que é importante?

O uso de fibras ópticas ultrafinas tem sido um desafio para a geração de imagens devido à distorção nos feixes de luz, o que inviabilizaria o uso de microscopia de super-resolução.

A viabilização da tecnologia de fibras ópticas ultrafinas para a geração de imagens de microscopia avançada pode ser um marco na obtenção de imagens detalhadas de regiões do corpo que antes eram inacessíveis, permitindo novos estudos de fisiologia e patologias.

Estudo

Uma equipe internacional de pesquisadores desenvolveu uma nova abordagem para a tecnologia de imagens que usa fibras ópticas ultrafinas, o que permite resultados de microscopia sem precedentes.

“Avanços recentes em Óptica tornaram possível controlar a entrega de luz através de fibras ópticas extremamente finas”, disse o Dr. Ralf Mouthaan, pesquisador  do Centro de Luz para a Vida da Universidade de Adelaide, na Austrália, que liderou o projeto.

“A luz transmitida através de uma fibra óptica é distorcida à medida que se propaga. À medida que o tamanho da fibra se aproxima da largura de um fio de cabelo humano, essa distorção resulta em um padrão granular aparentemente aleatório”, explicou o pesquisador.

“Novas abordagens começaram a corrigir essa distorção, permitindo que dispositivos com pegada ultrafina penetrem em regiões anteriormente inacessíveis do corpo. No entanto, essas abordagens resultam em feixes de luz imperfeitos, tornando-os inadequados para microscopia de super-resolução ou de campo amplo”, continuou o pesquisador.

Agora, a nova abordagem, descrita em artigo publicado na revista científica Advanced Optical Materials, fornece controle sem precedentes sobre a amplitude, fase e polarização do feixe na saída da fibra.

Os pesquisadores demonstraram a projeção de padrões exóticos de luz, como feixes de Bessel, feixes de Airy e feixes de Laguerre-Gauss, cada um com propriedades únicas que sustentam as técnicas modernas de microscopia.

O estudo colaborativo internacional envolveu, além do Dr. Ralf Mouthaan, o Dr. Peter Christopher e o Dr. George Gordon, professores da Universidade de Nottingham, no Reino Unido; o Dr. Tim Wilkinson e o Dr. Tijmen Euser, professores da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, e o Dr. Kishan Dholakia, que lidera a equipe da Universidade de Adelaide como Diretor do Centro de Luz para a Vida.

Realizar microscopia avançada em uma fibra fina como um fio de cabelo revelará uma riqueza de informações adicionais

Dr. Ralf Mouthaan, pesquisador  do Centro de Luz para a Vida da Universidade de Adelaide e líder do projeto

Resultados

A equipe demonstrou que é possível ‘pré-moldar’ a luz para que eles possam gerar qualquer padrão óptico desejado, mesmo após a distorção.

“Embora muitos microscópios avançados possam ocupar um laboratório inteiro, essa abordagem é um grande passo para que os microscópios sejam miniaturizados a ponto de imagens de microscópio poderem ser tiradas dentro do corpo humano”, disse o Dr. Ralf Mouthaan.

A nova abordagem beneficiará técnicas avançadas de microscopia, como a microscopia de lâmina de luz, na qual uma imagem volumétrica da amostra é construída por meio da imagem de um plano por vez, ou a microscopia de depleção por emissão estimulada (STED), que permite que estruturas nanométricas sejam visualizadas.

A equipe da Universidade de Adelaide agora passará a demonstrar a primeira prova de conceito de ‘endomicroscópios’, enquanto os membros da equipe na Universidade de Nottingham trabalham para construir um endoscópio pronto para uso clínico.

[Essa tecnologia] permitirá que imagens de microscópio sejam coletadas de partes anteriormente inacessíveis do corpo humano, ao mesmo tempo em que minimiza os danos associados ao tecido.

Dr. Ralf Mouthaan, pesquisador  do Centro de Luz para a Vida da Universidade de Adelaide e líder do projeto

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Autores/Pesquisadores Citados

Dr. Ralf Mouthaan

Pesquisador de pós-doutorado no Centro de Luz para a Vida da Universidade de Adelaide

Dr. Peter Christopher

Professor da Faculdade de Engenharia da Universidade de Nottingham

Dr. George Gordon

Professor de Óptica, Fotônica e Imagens Médicas da Universidade de Nottingham

Dr. Tim Wilkinson

Professor de Fotônica na Universidade de Cambridge

Dr. Tijmen Euser

Professor do Departamento de Física da Universidade de Cambridge

Dr. Kishan Dholakia

Professor da Faculdade de Ciências, Engenharia e Tecnologia e Diretor do Centro de Luz para a Vida da Universidade de Adelaide

Instituições Citadas

Publicação

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a revista científica Advanced Optical Materials (em inglês).

Mais Informações

Acesse a notícia original completa na página da Universidade de Adelaide (em inglês).

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