Microscopio de bolsillo de alta resolución

Se ha construido el microscopio de alta resolución más pequeño y económico que existe hasta ahora. Para ello, sus creadores han desarrollado unos nanoledes que actúan como fuente de iluminación y que determinan la resolución del microscopio sin necesidad de utilizar lentes.

El equipo internacional responsable de este logro, liderado por investigadores de la Universidad de Barcelona (UB), ha creado una start-up y ha comenzado un nuevo proyecto europeo para llevar esta tecnología al mercado.

En el marco del proyecto europeo ChipScope, los investigadores han desarrollado un nuevo tipo de microscopio óptico de alta resolución y del tamaño de un chip. Este microscopio, basado en nanoledes de 200 nanómetros, permitiría observar algunos virus y diversos procesos celulares en tiempo real y sin los inconvenientes de las técnicas actuales de alta resolución. El prototipo se ha desarrollado a un precio de 1.500 euros, pero este coste puede reducirse a unas pocas decenas de euros cuando se produzca a gran escala, ya que se basa completamente en tecnologías microelectrónicas convencionales.

ChipScope se ha planteado una forma de microscopia distinta de la convencional, en la que la resolución depende del tamaño de la fuente de iluminación y no del sistema de detección. Es decir, en lugar de una sola fuente de luz —como tienen los microscopios convencionales—, se han utilizado millones de fuentes de luz en miniatura. «El reto tecnológico ha sido desarrollar nanoledes de 200 nanómetros ordenados de manera que formen una matriz. Su activación secuencial e independiente permite determinar la posición del objeto observado y seguirlo en tiempo real», explica el coordinador del proyecto, Ángel Diéguez, profesor del Departamento de Ingeniería Electrónica y Biomédica y miembro del Instituto de Nanociencia y Nanotecnología (IN2UB) de la Universidad de Barcelona. Con ChipScope se ha demostrado que esta nueva forma de microscopia funciona y ofrece una resolución que depende principalmente del tamaño de los ledes usados.

El nuevo microscopio se ha testado con varias muestras. A partir de ellas, se han captado imágenes celulares de fibrosis pulmonar idiopática (FPI), una patología crónica pulmonar relacionada con la edad que afecta a los humanos y causa medio millón de muertes cada año.

ChipScope ha tenido cuatro años de duración y se ha financiado con 3,75 millones de euros dentro de la convocatoria europea Future and Emerging Technologies (FET Open). En el proyecto, además de la Universidad de Barcelona, ​​han participado la Universidad Técnica Carolo Wilhelmina de Brunswick (Alemania), la Universidad Tor Vergata de Roma, la empresa Expert Ymaging (Barcelona), el Instituto Austriaco de Tecnología, la Universidad de Medicina de Viena y la Fundación Suiza para la Investigación en Microtecnología.

Como continuación de la labor realizada, el equipo de la Universidad de Barcelona lidera SMILE, un nuevo proyecto cuyo propósito es desarrollar instrumentos de microiluminación basados ​​en la tecnología que se ha creado en ChipScope. «Es un paso más para conseguir llevar esta nueva tecnología a un mercado aún más amplio», explica el investigador de la UB Daniel Prades, que coordina SMILE.

Arriba, el microscopio de alta resolución ChipScope. Abajo, Daniel Prades y Ángel Diéguez, los investigadores de la UB que han liderado el proyecto, con las dos partes del microscopio. (Fotos: UB)

El objetivo ahora será desarrollar matrices de microledes (de unos 10 micrómetros) que proporcionarán mayor intensidad lumínica y que podrán integrarse en sistemas de instrumentación optoelectrónica estándar. De ese modo se conseguirá una plataforma de iluminación escalable en términos de número de píxeles, intensidad, y velocidad, y mucho más flexible que las soluciones actuales. Además, en combinación con sistemas de conversión de color, la nueva herramienta podrá operar en distintas longitudes de onda y tendrá aplicación más allá de la microscopia, como en el control de reacciones químicas y biológicas.

Para adaptar el desarrollo de esta tecnología a las necesidades del mercado, en SMILE participa un grupo de usuarios finales formado por multinacionales, pequeñas empresas y centros de investigación de varias ramas. Ellos se encargarán de las pruebas experimentales finales en los campos de la fabricación de chips de ADN, la fotolitografía, la optogenética, la fluorimetría de alto rendimiento y la microscopia holográfica.

El nuevo proyecto ha obtenido casi 2 millones de euros de financiación para dos años gracias a la convocatoria EIC Transition to Innovation Activities, que se otorga a tecnologías prometedoras dentro del programa europeo FET-Proactive (FETPROACT-EIC-06-2019).

Finalmente, con el propósito de llevar al mercado estos resultados, se ha creado la start-up QubeDot GmbH, establecida en Brunswick (Alemania), cuya misión es comercializar la tecnología de matrices de nanoledes. (Fuente: UB)