En el apasionante campo de la microscopía, los últimos años han sido testigos de avances significativos tanto en hardware como en algoritmos, ampliando nuestra capacidad para explorar las maravillas infinitesimales de la vida. Sin embargo, el desarrollo de la microscopía estructurada de iluminación tridimensional (3DSIM, por sus siglas en inglés) ha enfrentado desafíos derivados de la velocidad y la complejidad de la modulación de la polarización.
El sistema DMD-3DSIM
Entra en escena el sistema DMD-3DSIM de modulación de alta velocidad, que combina la pantalla digital con imágenes de súper resolución, permitiendo a los científicos observar estructuras celulares con un detalle sin precedentes. Según se informa en Advanced Photonics Nexus, el equipo del profesor Peng Xi, de la Universidad de Pekín, ha desarrollado esta innovadora configuración que utiliza un dispositivo de micromirrors digitales (DMD) y un modulador electro-óptico (EOM). El sistema aborda los desafíos de resolución al mejorar significativamente tanto la resolución lateral (de lado a lado) como la axial (de arriba a abajo), logrando una resolución espacial 3D supuestamente dos veces mayor que la obtenida con técnicas de imágenes de campo amplio tradicionales.
Una visión polarizada de las estructuras celulares
En términos prácticos, esto significa que el DMD-3DSIM puede capturar detalles intrincados de las estructuras subcelulares, como el complejo de poros nucleares, los microtúbulos, los filamentos de actina y las mitocondrias en células animales. El sistema también se ha utilizado para estudiar ultraestructuras de células vegetales altamente dispersantes, como las paredes celulares de las hojas de adelfa y las estructuras huecas de las hojas de algas negras. Incluso en una sección de riñón de ratón, el sistema reveló un pronunciado efecto de polarización en los filamentos de actina.
Una puerta abierta al descubrimiento
Lo que hace aún más emocionante al DMD-3DSIM es su compromiso con la ciencia abierta. El equipo de Xi ha puesto a disposición de todos los componentes de hardware y mecanismos de control en Github, fomentando la colaboración e incentivando a la comunidad científica a construir sobre esta tecnología.
La técnica DMD-3DSIM no solo facilita importantes descubrimientos biológicos, sino que también sienta las bases para la próxima generación de 3DSIM. En aplicaciones que involucran la imagen de células vivas, los avances en tintes más brillantes y fotostables, algoritmos de reducción de ruido y modelos de aprendizaje profundo basados en redes neuronales prometen mejorar la duración de las imágenes, la recuperación de información y la restauración en tiempo real de imágenes 3DSIM a partir de datos ruidosos. Al combinar la apertura en hardware y software, los investigadores esperan allanar el camino hacia el futuro de la imagen multidimensional.
Para obtener más detalles, puedes leer el artículo original de acceso abierto de Y. Li, R. Cao, et al., “High-speed autopolarization synchronization modulation three-dimensional structured illumination microscopy” en Adv. Photon. Nexus 3(1) 016001 (2023), doi 10.1117/1.APN.3.1.016001.
Sección de preguntas frecuentes (FAQ):
1. ¿Qué es la microscopía estructurada de iluminación tridimensional (3DSIM)?
La microscopía estructurada de iluminación tridimensional (3DSIM) es una técnica que utiliza hardware y algoritmos avanzados para obtener imágenes detalladas de estructuras celulares. Esta técnica mejora tanto la resolución lateral como la axial de las imágenes en comparación con las técnicas de imágenes de campo amplio tradicionales.
2. ¿Qué es el sistema DMD-3DSIM?
El sistema DMD-3DSIM es un sistema de modulación de alta velocidad que combina una pantalla digital con imágenes de súper resolución. Utiliza un dispositivo de micromirrors digitales (DMD) y un modulador electro-óptico (EOM) para lograr una resolución espacial 3D dos veces mayor que las técnicas tradicionales.
3. ¿Qué detalles puede capturar el DMD-3DSIM?
El DMD-3DSIM puede capturar detalles intrincados de las estructuras subcelulares, como el complejo de poros nucleares, los microtúbulos, los filamentos de actina y las mitocondrias en células animales. También se ha utilizado para estudiar ultraestructuras de células vegetales altamente dispersantes.
4. ¿Cómo se utiliza el DMD-3DSIM en la ciencia abierta?
El equipo de desarrollo del DMD-3DSIM ha puesto a disposición todos los componentes de hardware y mecanismos de control en Github, fomentando la colaboración y la construcción sobre esta tecnología en la comunidad científica.
5. ¿Qué avances se esperan en la próxima generación de 3DSIM?
En la próxima generación de 3DSIM, se esperan avances en tintes más brillantes y fotostables, algoritmos de reducción de ruido y modelos de aprendizaje profundo basados en redes neuronales. Estos avances prometen mejorar la duración de las imágenes, la recuperación de información y la restauración en tiempo real de imágenes 3DSIM a partir de datos ruidosos.
Definiciones clave:
– Microscopía estructurada de iluminación tridimensional (3DSIM): Técnica de microscopía que utiliza hardware y algoritmos avanzados para obtener imágenes detalladas de estructuras celulares.
– DMD-3DSIM: Sistema de modulación de alta velocidad que combina una pantalla digital con imágenes de súper resolución para mejorar la resolución lateral y axial de las imágenes.
– Modulador electro-óptico (EOM): Dispositivo utilizado en el sistema DMD-3DSIM para modular la luz y lograr una mayor resolución espacial 3D.
– Ciencia abierta: Enfoque científico que fomenta la apertura y la colaboración, poniendo a disposición componentes de hardware y mecanismos de control para que otros científicos puedan construir sobre una tecnología.
Enlaces relacionados sugeridos:
– Nature article on 3D SIM
– PubMed article on 3D SIM