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Nanoscopios basados en chip para observar la escala atómica de forma estable y económica

No hace mucho tiempo era normal que los microscopios fueran incapaces de ver imágenes de menos de doscientos nanómetros. Este panorama cambió completamente con la llegada de la nanoscopia, y el proyecto financiado con fondos europeos NANOSCOPY lleva la iniciativa.
Nanoscopios basados en chip para observar la escala atómica de forma estable y económica
Para lograr imágenes de alta resolución, la nanoscopia óptica se sirve de portaobjetos donde fijar las muestras antes de introducirlas en un microscopio avanzado. No obstante, estos microscopios tienen limitaciones y son complejos y caros, algunos de hasta un millón de euros.

El proyecto financiado con fondos europeos NANOSCOPY (High-speed chip-based nanoscopy to discover real-time sub-cellular dynamics) anunció recientemente una alternativa en la que las muestras se sitúan sobre un chip fotónico avanzado y las imágenes se obtienen a través de un microscopio óptico estándar. En ellas, la muestra se fija en el chip, al igual que en un portaobjetos de vidrio, que genera una guía de onda con el patrón de luz necesario para obtener imágenes de una resolución extremadamente alta.

Un nanoscopio pequeño y barato

El equipo de NANOSCOPY demostró el uso del chip óptico complejo de dos formas distintas. Las guías de onda compuestas de un material con un índice de refracción de contraste elevado ofrecieron un campo evanescente intenso que se emplea en la excitación por fluorescencia y la conmutación unimolecular, lo que permite obtener así capacidades de microscopía en chip a escala unimolecular. Además, los patrones de interferencia multimodales indujeron variaciones en la intensidad de la fluorescencia espacial que permitieron obtener imágenes a superresolución basadas en fluctuación.

Un sistema de nanoscopia basado en chip separa las vías de iluminación y de detección de luz y por tanto es posible lograr una excitación con fluorescencia de la reflexión interna total en un campo de visión ancho. El demostrado hasta ahora es de hasta 0,5 mm × 0,5 mm.

La fabricación en serie de estos chips fotónicos, muy similar a la de los chips de silicio, reduciría los costes y fomentaría su popularización. Tal y como explicó uno de los miembros del equipo, el Dr. Balpreet Singh Ahluwalia, de la Universidad del Ártico en Noruega: «Esperamos que esta ventaja aumente la penetración de la nanoscopia óptica en países en desarrollo. La mayoría de los laboratorios en ámbitos científicos con escasez de recursos cuentan con microscopios ópticos de baja calidad debido a que el coste de adquirir un nanoscopio es prohibitivo».

De cara al futuro

El Dr. Ahluwalia resumió las ventajas de la tecnología nueva en estos términos: «Además de ser más pequeños, estables y asequibles, nuestro nanoscopio basado en chip también obtiene imágenes en campos de visión extremadamente grandes. Puede obtener imágenes a superresolución de un campo de visión cien veces más grande de lo que es posible con sistemas de nanoscopia óptica comerciales».

Todo ello resulta ventajoso en varios ámbitos médicos como por ejemplo la patología, en las que un microscopio óptico escanearía una zona de 50 micras por pase, tardando días enteros para escanear una muestra completa de tejido, sangre u orina con superficies de varios milímetros cuadrados.

El equipo trabaja con células hepáticas para conocer mejor los mecanismos de filtración. Esto era imposible hasta ahora dado que las células especializadas contienen nanohuecos que al tener entre 50 y 200 nanómetros de ancho no se pueden ver con un microscopio normal.

Los responsables del proyecto mantienen contactos con varios posibles fabricantes para equipar tantos microscopios ópticos como sea posible con el chip fotónico. Tal y como resumió el Dr. Ahluwalia: «Nuestra propuesta comercial es sólida. Pongamos por ejemplo el caso de una máquina de café. El cliente solo ha de adquirir el café, mucho más barato que comprar una máquina nueva cada vez que le apetece un solo».

Para más información, visite:
Página del proyecto en CORDIS

Fuente: Basado en noticias aparecidas en medios e información facilitada por el proyecto

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