Gli scienziati stanno sviluppando strumenti per osservare il macchinario biologico in modelli animali in vivo per essere in grado di comprendere e trattare meglio malattie cerebrali gravi come il morbo di Alzheimer e molte altre condizioni. Gli endoscopi olografici hanno attirato l'interesse dei ricercatori a causa del loro potenziale per condurre osservazioni minimamente invasive all'interno del corpo umano.

Questi strumenti possono far luce sui processi biologici che avvengono a livello macromolecolare e subcellulare, che di solito rimangono nascosti alla vista poiché la maggior parte dei tessuti è opaca alle radiazioni visibili. In Fotonica APL , i ricercatori dell'Istituto Leibniz di tecnologia fotonica in Germania hanno creato un endoscopio particolarmente stretto fatto di fibre ottiche sottili come un capello che utilizza metodi olografici per ricostruire immagini di oggetti macroscopici posti davanti all'estremità dell'endoscopio.

"Siamo rimasti positivamente sorpresi dal fatto che la qualità dell'immagine fosse ben mantenuta a distanze di imaging maggiori, anche per oggetti posti a mezzo metro dall'endoscopio, ", ha affermato l'autore Ivo Leite. "Ci aspettavamo che il basso numero di fotoni raccolti in questo intervallo avrebbe dato luogo a un rumore di rilevamento molto più elevato".

Gli sforzi nell'imaging tramite endoscopi a fibra multimodale in precedenza si concentravano su distanze di lavoro tipicamente inferiori a 20 micrometri per risolvere dettagli su scala micrometrica. Ciò limita il campo visivo alla dimensione del nucleo della fibra.

I ricercatori hanno portato l'operazione di imaging all'osservazione di oggetti macroscopici, che può essere posizionato lontano dall'endoscopio. I ricercatori hanno aumentato le prestazioni di imaging in termini di definizione dell'immagine a 100, 000 pixel per fotogramma immagine, un ordine di grandezza maggiore dei precedenti endoscopi olografici e raggiungendo la definizione di moderni videoendoscopi.

I loro sforzi aprono la strada per portare questa classe di endoscopi minimamente invasivi nelle applicazioni cliniche. La modalità di imaging macroscopico mostrata in questo studio sarà essenziale per analizzare campioni biologici su scala tissutale, proprio come fanno gli endoscopi clinici convenzionali, nonché per guidare l'inserimento dello strumento.

Una volta individuata una regione di interesse, la sequenza dell'ologramma visualizzata dal modulatore di luce spaziale può essere aggiornata per cambiare la modalità di imaging ed eseguire osservazioni a livello cellulare e subcellulare.

"Il potenziale di tale flessibilità nell'operazione di imaging attraverso lo stesso endoscopio non modificato è una caratteristica unica che, noi crediamo, gli endoscopi olografici potrebbero presto offrire, ", ha detto l'autore Tomas Cizmar.

I metodi di controllo della luce dei ricercatori potrebbero essere utilizzati per fornire praticamente qualsiasi tipo di strumento fotonico attraverso un endoscopio sottilissimo, che potrebbero avere applicazioni in una vasta gamma di aree, come la trasfezione ottica, chirurgia laser subcellulare, e microfabbricazione laser assistita.