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Ciencia & Tecnología

Microscopio holográfico sin lentes permite ver imágenes a color

Este instrumento, desarrollado en Colombia, es pionero en el mundo y tiene el objetivo de ser una herramienta de bolsillo y de bajo costo. En la actualidad se tramitan tres patentes.

Bogotá D. C., 15 de mayo de 2014Agencia de Noticias UN-

Hoy en día, la holografía digital sigue usando lentes, lo cual implica que el hardware sea más complejo que el de un microscopio óptico convencional.

En la figura (a) se observa el patrón de difracción registrado por la cámara digital, del cual, después de un procesamiento numérico en un software, se obtiene la imagen de la sección de la cabeza de la mosca de la fruta, presentada en la figura (b).

Entre los incontables usos del microscopio está determinar si una persona sufre de anemia, descifrar la composición de una célula o saber si un microorganismo produce enfermedades.

El reto era eliminar los lentes del microscopio, un invento con 514 años de antigüedad, y aplicar la tecnología holográfica, inventada en 1947 por Dennis Gabor (premio nobel de Física en 1971).

El reto era eliminar los lentes del microscopio, un invento con 514 años de antigüedad, y aplicar la tecnología holográfica, inventada en 1947 por Dennis Gabor (premio nobel de Física en 1971).

El reto era eliminar los lentes del microscopio, un invento con 514 años de antigüedad, y aplicar la tecnología holográfica, inventada en 1947 por Dennis Gabor (premio nobel de Física en 1971).

La holografía es una técnica que permite obtener vistas tridimensionales del micromundo (bacterias, virus y moléculas) con la ayuda de un rayo láser. Las imágenes que se adquieren, aunque de alta resolución, son en blanco y negro, lo que limita algunas observaciones y análisis. 

Para Jorge Iván García Sucerquia, físico e investigador de la Universidad Nacional de Colombia en Medellín, el sueño es desarrollar un microscopio de bolsillo, tan familiar y asequible como un celular, que pueda ser utilizado en las ciudades y en comunidades alejadas como Amazonas o Chocó. Para llegar a esto, no solo integró la holografía al microscopio, sino que además obtuvo imágenes a color, convirtiéndose en precursor de esta tecnología en el mundo. 

Según el experto, este tipo de imágenes a color acercan a los investigadores a la realidad del mundo microscópico, tal y como lo presenta la naturaleza. En ese sentido el MHDSL, más que un aparato, es una herramienta con la que se observan microorganismos transparentes que no se verían con los lentes tradicionales. Además, tanto los microscopios electrónicos como los ópticos producen imperfecciones en las imágenes, conocidas como aberraciones del sistema. 

Por medio del MHDSL la información no se capta de forma directa (como cuando un bacteriólogo observa a través del microscopio), sino que se hace por medio de una cámara digital. Luego, el material se procesa mediante un programa computacional, en tiempos inferiores a un segundo, para recuperar la imagen del objeto original. 

Todo este trabajo se realiza en dos etapas. Primero, se toma una foto, pero no directamente del objeto, sino de su patrón de difracción. Para entender este punto, hay que explicar que la luz, al atravesar un orificio muy estrecho, no se proyecta en línea recta, sino que se “dobla” y se irradia hacia los lados (se refracta). Este fenómeno se puede apreciar al tratar de cerrar los ojos y observar directamente una fuente de luz. 

Posteriormente, cada objeto, al ser iluminado, produce un patrón de difracción que captura la cámara fotográfica. A continuación, con la ayuda de un software desarrollado por el profesor García y su equipo de trabajo, se recompone la imagen, se amplía y se observan los detalles, con una ventaja adicional, se puede ver a color. 

Para la observación, el objeto de interés se ubica sobre el microscopio, luego, una fuente de luz monocromática, generalmente un láser, se enfoca sobre un agujero desde el cual se generan ondas que iluminan la muestra ubicada a cierta distancia, de abajo hacia arriba, en donde se encuentra la cámara. 

El desarrollo del profesor García se constituye en una alternativa asequible para países en vía de desarrollo como Colombia, donde debido a las condiciones de pobreza y geografía existen muchas dificultades para que la población de lugares apartados pueda desplazarse a los grandes centros urbanos a realizarse exámenes y otros diagnósticos con microscopios. 

Es así como, desde 2008, cuando el profesor regresó al país, tomó como punto de partida lo que había desarrollado y creó un programa de investigación al que vinculó estudiantes de maestría y doctorado, con quienes avanza en el proceso de patente. 

Al respecto, Carlos Alejandro Trujillo, ingeniero físico, próximo a iniciar sus estudios de doctorado, asegura que en la microscopía holográfica que se estudia en la U.N. se trabaja en dos líneas de investigación para obtener información del mundo microscópico en 3D. 

Por un lado, hay que hacer cálculos teóricos y, por otro, se debe procurar que estos (matemáticamente muy complejos) se puedan hacer rápidamente, para que sea en tiempo real. “Ese es nuestro avance”, dice. Por eso, no ve lejano el tiempo en que verá los frutos de este trabajo en las calles. 

Finalmente, el profesor García manifiesta que hay demasiadas necesidades de microscopía, en campos como la industria textil, la de cosméticos, la medicina o la bacteriología y este tipo de avances responde a esos requerimientos. El verdadero reto está en lograr que los microscopios puedan llegar a costar 10 dólares y se puedan llevar, incluso, en el bolsillo.

(Por: Fin/ME/GAC/sup/AC
)
N.° 809

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