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24 de agosto de 2023

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por la Universidad de Ciencia y Tecnología de China

Un equipo de investigación dirigido por el Prof. Gong Lei de la Universidad de Ciencia y Tecnología (USTC) de la Academia China de Ciencias (CAS) y sus colaboradores desarrollaron un enfoque de imágenes tridimensionales de un solo píxel (3D-SPI) basado en luz 3D. iluminación de campo(3D-LFI), que permite obtener imágenes volumétricas de objetos microscópicos con una resolución óptica 3D cercana al límite de difracción.

Además, demostraron su capacidad de visualización en 3D del contraste de absorción óptica sin etiquetas mediante imágenes de células de algas individuales in vivo. El estudio titulado "Imágenes volumétricas ópticas de un solo píxel mediante iluminación de campo de luz tridimensional" se publicó en Actas de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS).

SPI se ha convertido en una atractiva modalidad de imágenes 3D. A través de detectores de un solo píxel en lugar de sensores de matriz convencionales, el rendimiento de SPI supera a los convencionales en rango espectral, eficiencia de detección y respuesta de sincronización. Además, las cámaras unicelulares superan a los métodos de imágenes convencionales en intensidad débil, nivel de fotón único y resolución de sincronización precisa.

Las técnicas 3D-SPI generalmente dependen del tiempo de vuelo (TOF) o la estereovisión para extraer información de profundidad. Sin embargo, las implementaciones existentes solo pueden alcanzar, en el mejor de los casos, un nivel milimétrico, que es incapaz de visualizar objetos microscópicos como las células.

Para superar la limitación de resolución, los investigadores construyeron un prototipo 3D-LFI-SPM. Como resultado, el prototipo logra un volumen de imágenes de ~390×390×3800 μm3 y una resolución de hasta 2,7 μm lateralmente y 37 μm axialmente. Realizaron imágenes en 3D sin etiquetas de células vivas de Haematococcus pluvialis y contaron con éxito las células vivas in situ.

Como era de esperar, el enfoque se puede aplicar para visualizar varios contrastes de absorción de muestras biológicas. Con la capacidad de obtener imágenes con resolución profunda, los científicos podrían potencialmente monitorear la morfología y el crecimiento celular in situ en el futuro. La investigación abre la puerta al SPI 3D de alto rendimiento con aplicaciones en investigación biomédica y detección óptica.

Más información: Yifan Liu et al, Imágenes volumétricas ópticas de un solo píxel mediante iluminación de campo de luz tridimensional, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2023). DOI: 10.1073/pnas.2304755120

Información de la revista:procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias

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