Immagine con nano-lenti del virus dell'influenza H1N1:rilevamento olografico super-risolto con pixel privi di lenti di singoli virus dell'influenza A (H1N1). La barra della scala mostra 10 micrometri.
(Phys.org)—Utilizzando minuscole lenti liquide che si autoassemblano intorno a oggetti microscopici, un team della Henry Samueli School of Engineering and Applied Science dell'UCLA ha creato un metodo di microscopia ottica che consente agli utenti di vedere direttamente gli oggetti più di 1, 000 volte più piccolo della larghezza di un capello umano.
Insieme a tecniche di ricostruzione computazionale basate su computer, questa piattaforma portatile ed economica, che ha un ampio campo visivo, in grado di rilevare singoli virus e nanoparticelle, rendendolo potenzialmente utile nella diagnosi di malattie in ambienti point-of-care o aree in cui le risorse mediche sono limitate.
La microscopia elettronica è uno degli attuali standard di riferimento per la visualizzazione di oggetti su scala nanometrica. Questa tecnologia utilizza un fascio di elettroni per delineare la forma e la struttura degli oggetti su scala nanometrica. Vengono utilizzate anche altre tecniche basate sull'imaging ottico, ma tutti sono relativamente ingombranti, richiedono tempo per la preparazione e l'analisi dei campioni, e hanno un campo visivo limitato, in genere inferiore a 0,2 millimetri quadrati, che può rendere visibili le particelle in una popolazione sparsa, come basse concentrazioni di virus, stimolante.
Per superare questi problemi, la squadra dell'UCLA, guidato da Aydogan Ozcan, professore associato di ingegneria elettrica e bioingegneria, ha sviluppato la nuova piattaforma di microscopia ottica utilizzando lenti su nanoscala che si attaccano agli oggetti che devono essere ripresi. Ciò consente agli utenti di vedere singoli virus e altri oggetti in un modo relativamente economico e consente l'elaborazione di un volume elevato di campioni.
Utilizzo del microscopio a nanolenti. (A) Il setup sperimentale. (B) Modello numerico e immagini al microscopio elettronico a scansione del solo tallone, e configurazione tallone-nano-lente. (C) Fasi della preparazione del campione.
"Questo lavoro dimostra una tecnica ad alto rendimento e conveniente per rilevare particelle o virus sub-100 nanometri su aree campione molto grandi, " disse Ozcan, che è anche membro del California NanoSystems Institute e ha un incarico di facoltà nel dipartimento di chirurgia presso la David Geffen School of Medicine dell'UCLA. "È reso possibile da una combinazione unica di chimica della superficie e imaging computazionale".
Il team comprendeva anche gli autori principali Onur Mudanyali e Euan McLeod, entrambi gli studiosi post-dottorato dell'UCLA nell'Ozcan BioPhotonics Research Laboratory; Wei Luo, Alon Greenbaum e Ahmet F. Coskun, membri studenti laureati dell'UCLA del laboratorio di Ozcan; e Yves Hennequin e Cedric P. Allier, collaboratori di CEA-Leti, un istituto di ricerca con sede in Francia.
A scale inferiori a 100 nanometri, la microscopia ottica diventa una sfida a causa dei suoi deboli livelli di segnale luminoso. Utilizzando una speciale composizione liquida, lenti su scala nanometrica, che sono tipicamente più sottili di 200 nanometri, autoassemblarsi intorno agli oggetti su un substrato di vetro.
Tre colonne a sinistra:rilevamento olografico super-risolto pixel senza lenti di singoli virus dell'influenza A (H1N1). Per confronto, colonna di destra:immagini della lente dell'obiettivo ad immersione in olio in campo chiaro dei virus H1N1, e una singola immagine al microscopio elettronico a scansione di un H1N1.
Una semplice fonte di luce, come un diodo a emissione luminosa (LED), viene quindi utilizzato per illuminare l'assieme dell'oggetto nano-lente. Utilizzando un array di sensori a base di silicio, che si trova anche nelle fotocamere dei cellulari, vengono rilevati ologrammi privi di lenti delle nanoparticelle. Gli ologrammi vengono quindi ricostruiti rapidamente con l'aiuto di un personal computer per rilevare singole nanoparticelle su un substrato di vetro.
I ricercatori hanno utilizzato la nuova tecnica per creare immagini di singole nanoparticelle di polistirene, così come adenovirus e particelle virali dell'influenza H1N1.
Sebbene la tecnica non offra l'alta risoluzione della microscopia elettronica, ha un campo visivo molto più ampio, più di 20 millimetri quadrati, e può essere utile per trovare oggetti su scala nanometrica in campioni scarsamente popolati.
La ricerca è pubblicata online sulla rivista Fotonica della natura .
