Un nuovo microscopio può catturare immagini 3D di organismi vivi in ​​tempo reale. Si chiama QIs-scope, un'innovazione da uno spin-off dell'Universidad Carlos III de Madrid (UC3M), Natura 4D. Il microscopio può essere utilizzato nella ricerca biomedica o per migliorare le procedure di diagnosi clinica.

Questo microscopio di nuova generazione può realizzare immagini tridimensionali di piccoli campioni (tra 1 mm e 2 cm) attraverso l'uso di un raggio laser piatto in tempo quasi reale, che consente di monitorare gli animali mentre si sviluppano. "Possiamo vedere come batte il cuore di un pesce zebra e fare una ricostruzione 3D del suo battito, " ha detto Jorge Ripoll, professore presso il Dipartimento di Bioingegneria e Ingegneria Aerospaziale UC3M e co-fondatore di 4D Nature con Alicia Arranz e César Nombela. "Può essere utilizzato per molti studi relativi alle malattie cardiovascolari, e per capire meglio come funziona il cuore."

Secondo i suoi creatori, questa tecnologia rappresenta il passo successivo nella microscopia confocale, che ha rivoluzionato il mondo della biomedicina negli ultimi due decenni. Il QIs-scope può catturare 200 immagini al secondo, rispetto alle circa cinque immagini al secondo di un moderno microscopio confocale. Oltre alla sua velocità, può marcare cellule o processi molecolari con colori diversi usando i suoi quattro laser, che può essere aumentato a sei. "Ciò rende possibile monitorare fino a sei diverse cellule o sei diversi tipi di cellule nello stesso campione, " ha detto Ripol, che conduce le sue ricerche presso l'UC3M Biomedical Imaging and Instruments Group (BiiG).

Questa macchina può osservare ciò che avviene a livello cellulare nello sviluppo dei tessuti o nel funzionamento interno degli organi. "Se le cellule sono marcate con proteine ​​fluorescenti, puoi fare un monitoraggio specifico di ciò che accade a livello cellulare in ogni organo, " ha detto Ripoll. " Generiamo un raggio di luce con un laser. Quel raggio di luce eccita la fluorescenza, e quando il raggio di luce si muove, otteniamo un'immagine 3D del campione."

QIs-scope ha applicazioni nel settore dell'imaging biomedico. È utile nei laboratori di ricerca o sviluppo di biologia molecolare per lo studio di organi interi o in modelli di animali in vivo. Infatti, le misurazioni del cuore del pesce zebra sono state effettuate in collaborazione con il gruppo di Nadia Mercader del National Center for Cardiovascular Research. Anche, potrebbe interessare cliniche e centri farmaceutici che utilizzano i tradizionali microscopi confocali. Inoltre, può essere utilizzato per monitorare la qualità dei fluidi e la presenza di impurità per realizzare immagini 3D di materiali trasparenti. Può essere applicato attraverso l'uso di altre lunghezze d'onda dello spettro elettromagnetico (terahertz o microonde, ad esempio) in immagini di materiali opachi.

La chiave per il funzionamento dell'ambito di QI risiede nel software, perché per effettuare misurazioni in diverse posizioni di un campione ad una velocità di 200 immagini al secondo, è necessario coordinare una serie di laser, motori, fotocamere e filtri in modo molto efficace. L'elevata velocità di misurazione consente di osservare più angoli del provino. Ciò migliora la risoluzione e la qualità dei dati ricostruiti, ma richiede un software complesso per combinare tutte queste misurazioni. "Il nostro obiettivo è che il QIs-scope sia facile da usare con un software intuitivo, in modo che l'utente possa vedere il campione e scegliere dove effettuare le scansioni, scegli i colori di eccitazione e genera un'immagine tridimensionale con tanti colori quanti ne sono stati scelti."