Ojos de mejillón como modelo para nuevos objetivos de microscopio [1].

Neurocientíficos de la Universidad de Zúrich han desarrollado nuevas lentes para microscopía óptica que utilizan espejos en lugar de lentes. Se inspiraron en los telescopios astronómicos, por un lado, y en los ojos de las vieiras, por otro. Esto se debe a que algunas especies de mejillones pueden ver. Las vieiras, por ejemplo, tienen hasta 200 ojos, que les ayudan a reconocer a los depredadores, como las estrellas de mar que se acercan. Sin embargo, el ojo de la vieira difiere considerablemente del ojo humano. Mientras que en los humanos la combinación de córnea y cristalino crea una imagen en la retina, en las vieiras un espejo semiesférico enfoca la luz.

La generación de imágenes con espejos en lugar de lentes está especialmente extendida en los telescopios astronómicos para captar la mayor cantidad posible de luz de planetas, estrellas y galaxias. En el "telescopio Schmidt", desarrollado en los años 30 por Bernhard Schmidt (1879-1935) y que aún se utiliza en muchos observatorios, se combina una fina lente correctora con un gran espejo esférico.

En el estudio del microcosmos biológico, rara vez se encuentran objetivos de espejo. La mayoría de los objetivos de microscopio son tan compactos que pueden ensamblarse fácilmente a partir de muchas lentes. Para obtener la máxima calidad de imagen, se necesitan entre 10 y 15 lentes de distintos tipos de vidrio, que deben pulirse con precisión y alinearse con exactitud. Por ello, estas lentes son muy caras.

Además de su compleja estructura, muchas lentes comerciales tienen el inconveniente de que normalmente sólo están diseñadas para un medio de inmersión específico, como el aire, el agua o el aceite. Esto significa que hay que comprar una nueva lente para muestras en diferentes medios de inmersión. En los últimos años, los llamados métodos de clearing, que pueden hacer transparentes las muestras de tejido, han despertado un gran interés en biología y patología: en lugar de cortar laboriosamente un cerebro de ratón en láminas extremadamente finas, por ejemplo, se puede hacer transparente en su conjunto con ayuda de las técnicas de clearing. En patología, la esperanza es que el clearing permita examinar más eficazmente las muestras de biopsia para diagnosticar antes las alteraciones malignas de los tejidos, como los tumores. Desgraciadamente, la mayoría de las técnicas de limpieza utilizan medios de inmersión que no son compatibles con los objetivos convencionales de los microscopios. Por lo tanto, las importantes ventajas de la limpieza para la investigación siguen estando parcialmente desaprovechadas.

El Dr. Fabian Voigt, neurocientífico de la UZH y astrónomo aficionado, se dio cuenta de que es posible llenar un telescopio Schmidt con un medio de inmersión líquido y reducirlo al tamaño de un microscopio [2]. El "objetivo Schmidt" resultante es un telescopio en miniatura, por así decirlo, que se ha colocado bajo el agua y sigue proporcionando una imagen nítida. Puede proporcionar una excelente calidad de imagen en cualquier liquido homogeneo y tambien en el aire. Esto significa que un solo objetivo Schmidt es compatible con muchas técnicas de limpieza diferentes. La razón de esta inusual propiedad es que se utiliza un espejo en lugar de lentes y que la lente correctora está especialmente adaptada. Un espejo esférico enfoca la luz en el mismo punto, independientemente de si está sumergido en líquido o en el aire.

Los investigadores han analizado muestras de cerebros de ratón, renacuajos y embriones de pollo con el prototipo de lente Schmidt. También se analizaron muestras de cerebro humano y se midió la actividad neuronal en cerebros de larvas jóvenes de pez cebra vivas. Con una calidad de imagen equivalente o superior, estos objetivos de microscopio son menos costosos que los convencionales.

Bibliografía

[1] www.uzh.ch
[2] Fabian Voigt y otros: Reflective multi-immersion microscope objectives inspired by the Schmidt telescope, Nature Biotechnology, 30 de marzo de 2023, Doi: s41587-023-01717-8