INNOVACIÓN: Innovación

Un microscopio extrae imágenes 3D de organismos vivos en movimiento

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4D Nature, una spin-off de la Universidad Carlos III de Madrid, ha desarrollado un microscopio capaz de extraer imágenes 3D de organismos vivos en tiempo real. El aparato puede utilizarse en investigación biomédica o para mejorar algunos procedimientos de diagnóstico clínico, según sus creadores. 

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SINC | | 18 septiembre 2017 10:55

<p>Imagen obtenida con el Qls-Scope del corazón de un pez cebra.  / 4DNature</p>

Imagen obtenida con el Qls-Scope del corazón de un pez cebra.  / 4DNature

La empresa 4D-Nature, apoyada por el Vivero de Empresas del Parque Científico de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M), ha desarrollado el el Qls-scope, un microscopía de nueva generación permite realizar imágenes tridimensionales de muestras pequeñas (entre 1 milímetro y 2 centímetros) mediante el uso de un haz láser plano. Y lo consigue prácticamente en tiempo real, por lo que resulta posible realizar el seguimiento de animales en desarrollo.

“Podemos ver cómo late el corazón del pez cebra y reconstruir en tres dimensiones cómo va latiendo. Se puede utilizar para hacer muchos estudios sobre enfermedades cardiovasculares y entender mejor cómo funciona el corazón”, indica el profesor del departamento de Bioingeniería e Ingeniería Aeroespacial de la UC3M, Jorge Ripoll, fundador de la firma, junto con Alicia Arranz y César Nombela.

Permite realizar imágenes tridimensionales de muestras pequeñas (entre 1 milímetro y 2 centímetros) mediante el uso de un haz láser plano en tiempo real

La compañía ya ha introducido en el mercado mundial varios modelos anteriores al Qls-scope, que ensambla, comercializa y distribuye PlaneLight. Esta innovación se fundamenta en una patente internacional propiedad de la UC3M y licenciada a 4D-Nature.

“Actualmente no hay ninguna empresa que ofrezca un aparato con características similares, siendo el resto de equipos unas diez veces más lentos y sin la posibilidad de combinar varias medidas angulares en muestras grandes”, indican desde la empresa.

Según sus creadores, esta tecnología representa el paso siguiente al microscopio confocal, que en las últimas dos décadas ha revolucionado el mundo de la biomedicina. El Qls-scope permite capturar unas 200 imágenes por segundo, en comparación con las aproximadamente cinco imágenes por segundo de un microscopio confocal moderno.

Marcar con distintos colores las células o procesos moleculares

Además de la velocidad, tiene otra ventaja: permite marcar con distintos colores las células o procesos moleculares que interesen mediante sus cuatro láseres y que son ampliables a seis. “Eso permite hacer un seguimiento de hasta seis células distintas o seis tipos celulares distintos en la misma muestra”, indica Jorge Ripoll, que desarrolla sus investigaciones en el Grupo de Imagen e Instrumentación Biomédica (BiiG) de la UC3M. 

Esta máquina podría ayudar a entender lo que ocurre a nivel celular en el desarrollo de los tejidos o en el funcionamiento interior de los órganos. “Si se marcan las células con proteínas fluorescentes, se podría hacer un seguimiento específico a nivel celular de lo que pasa en cada órgano”, explica Ripoll. “Generamos un plano de luz  con un láser, ese plano de luz excita una fluorescencia y al mover ese plano de luz obtenemos una imagen tridimensional de la muestra que hemos colocado”.

Esta máquina podría ayudar a entender lo que ocurre a nivel celular en el desarrollo de los tejidos o en el funcionamiento interior de los órganos

Qls-scope encuentra sobre todo aplicaciones en el sector de la imagen biomédica. Por un lado, resulta útil en laboratorios de investigación de biología molecular o del desarrollo, para estudiar órganos enteros o en modelos de animales in-vivo. De hecho, las medidas que se han realizado al corazón del pez cebra fueron realizadas en colaboración con el grupo de Nadia Mercader del Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares (CNIC).

Por otra parte, también puede interesar a centros clínicos y farmacéuticas que usan la microscopía confocal tradicional. Además, se puede usar para monitorizar la calidad de fluidos y la presencia de impurezas, para realizar imágenes 3D de materiales transparentes o se puede aplicar mediante el uso de otras longitudes de onda del espectro electromagnético (terahercios o microondas, por ejemplo) en imágenes de materiales opacos.

La clave del funcionamiento del Qls-scope reside en el software, porque para realizar medidas en distintas posiciones de una muestra a una velocidad de 200 imágenes por segundo resulta necesario coordinar un conjunto de láseres, motores, cámaras y filtros de una forma eficaz.

Al poder medir tan rápido se abren nuevas posibilidades, como la de medir desde distintos ángulos la muestra. Esto permite mejorar la resolución y la calidad de los datos reconstruidos, pero requiere un software muy complejo capaz de combinar todas esas medidas.

“Nuestro objetivo –apunta Ripol– es que el Qls-scope sea fácil de utilizar, con un software intuitivo, para que el usuario pueda ver la muestra y elegir dónde hacer los barridos, escoger los colores de excitación y generar una imagen tridimensional con tantos colores como haya escogido”.

 

Zona geográfica: Comunidad de Madrid
Fuente: UC3M

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