Gocce di luce per vedere più in profondità
Un’indagine, condotta da un team di ricerca della Sapienza e dell’Istituto Italiano di Tecnologia, ha individuato nuovi fasci di luce da utilizzare per diagnosi più rapide e accurate in campo biologico. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Scientific Reports
La luce è il mezzo più comune ed efficace per ottenere informazioni strutturali e quantitative su campioni biologici, come per esempio tessuti e cellule.
Tuttavia, la luce è anche soggetta ai fenomeni di diffrazione e scattering che limitano il potere di ingrandimento e di risoluzione degli strumenti diagnostici esistenti.
Per far fronte a questo problema, un team di ricercatori del Dipartimento di Fisica della Sapienza e del Center for Life Nano Science dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), ha sviluppato nuovi fasci, rinominati “light droplets”, capaci di mantenere all’interno di tessuti biologici la risoluzione ottimale. La scoperta, pubblicata il 7 febbraio 2017 sulla rivista Scientific Reports, apre nuove porte nella diagnostica biomedica grazie alla possibilità di raccogliere immagini di zone profonde dei tessuti.
“Attualmente un normale sistema di microscopia riesce a fare un imaging ad alta risoluzione spaziale solo fino a qualche centinaia di micron in profondità” – commenta Giuseppe Antonacci, ricercatore dell’IIT e coordinatore dello studio – “con i ‘droplets’ ci sarà la possibiltà di osservare regioni all’interno del campione anche a fino a qualche millimetro in profondità mantenendo la stessa risoluzione data dalle normali tecniche di imaging.”.
La scoperta è stata realizzata attraverso l’utilizzo di Spatial Light Modulators (SLM), dei particolari display a cristalli liquidi nematici che modulano fase e ampiezza della luce che li colpisce. “Questi modulatori permettono di creare fasci luminosi con strutture impensabili in passato – spiega Giuseppe Di Domenico del Dipartimento di Fisica della Sapienza –Abbiamo appena iniziato ad esplorarne le possibilità e siamo molto ottimisti”.
Da un punto di vista tecnico i ricercatori sono riusciti a confrontare la situazione ottenuta con un normale fascio di luce (tipicamente conosciuto come fascio Gaussiano) focalizzato da una lente, con quella ottenuta tramite la generazione di fasci “droplets”, questi ultimi rilevati fino a qualche millimetro in profondità rispetto al normale fascio Gaussiano.
Il gruppo di ricerca ha messo a punto queste “gocce” luminose, grazie all’utilizzo di Spatial Light Modulators (SLM), particolari cristalli liquidi aventi proprietà ottiche simili a quelle di un cristallo che modulano la luce e ne modificano le proprietà al fine di ottimizzare l’interazione con la materia, favorendo quindi l’osservazione al microscopio ottico delle immagini con una profondità di campo senza precedenti.
In ambito biomedico, le “gocce” potrebbero essere utilizzare per fornire diagnosi primordiali di malattie come il cancro, dove zone più profonde del corpo umano potranno essere sondate da questi fasci luminosi, e quindi analizzati velocemente attraverso le diverse tecniche di microscopia.
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