Un team di fisici, guidato dal Dr. David Phillips dell'Università di Exeter, hanno aperto la strada a un nuovo modo di controllare la luce che è stata codificata dal passaggio attraverso un singolo filo sottile di fibra ottica. Queste fibre ultrasottili sono molto promettenti per la prossima generazione di endoscopi medici, consentendo l'imaging ad alta risoluzione in profondità all'interno del corpo sulla punta di un ago.

Gli endoscopi convenzionali sono larghi millimetri e hanno una risoluzione limitata, quindi non possono essere utilizzati per ispezionare singole cellule. Le singole fibre ottiche sono circa 10 volte più strette e possono consentire immagini a una risoluzione molto più elevata, sufficiente per esaminare le caratteristiche delle singole cellule direttamente all'interno del tessuto vivente. Normalmente è possibile visualizzare le cellule solo dopo che sono state prelevate all'esterno del corpo e poste al microscopio.

Il problema è che non possiamo guardare direttamente attraverso le fibre ottiche, mentre rimescolano la luce inviata attraverso di loro. Questo problema può essere risolto calibrando prima una fibra ottica per capire come sfoca le immagini, e quindi utilizzando queste informazioni di calibrazione come chiave per decifrare le immagini dalla luce criptata. All'inizio di quest'anno, Il gruppo del Dr. Phillips ha sviluppato un modo per misurare questa chiave in modo estremamente rapido, in collaborazione con ricercatori della Boston University negli Stati Uniti, e il Liebniz Institute of Photonic Technologies in Germania [articolo:campionamento compressivo della matrice di trasmissione ottica di una fibra multimodale, pubblicato in Luce:scienza e applicazioni , 21 aprile 2021].

Però, la chiave misurata è molto fragile, e cambia facilmente se la fibra si piega o si attorciglia, rendendo l'implementazione di questa tecnologia in contesti clinici reali attualmente molto impegnativo. Per superare questo problema, il team di Exeter ha ora sviluppato un nuovo modo per tenere traccia di come cambia la chiave di decodifica dell'immagine mentre la fibra è in uso. Ciò fornisce un modo per mantenere l'imaging ad alta risoluzione anche quando un microendoscopio a fibra singola si flette. I ricercatori hanno raggiunto questo obiettivo prendendo in prestito un concetto utilizzato in astronomia per vedere attraverso la turbolenza atmosferica e applicandolo per guardare attraverso le fibre ottiche. Il metodo si basa su una "stella guida", che nel loro caso è una piccola particella brillantemente fluorescente all'estremità della fibra. La luce della stella guida codifica come cambia la chiave quando la fibra si piega, assicurando così che l'imaging non venga interrotto.

Questo è un progresso chiave per lo sviluppo di endoscopi flessibili ultrasottili. Tali dispositivi di imaging potrebbero essere utilizzati per guidare gli aghi per biopsia nel posto giusto, e aiutano a identificare le cellule malate all'interno del corpo.

Dottor Phillips, Professore Associato nel dipartimento di Fisica e Astronomia dell'Università di Exeter, ha dichiarato:"Speriamo che il nostro lavoro porti la visualizzazione dei processi subcellulari in profondità all'interno del corpo un passo più vicino alla realtà e aiuti a tradurre questa tecnologia dal laboratorio alla clinica".