Cómo implementar un microscopio confocal y fotoacústico

Cuando pulsos láser altamente energéticos inciden en un material absorbente se producen efectos de disipación de energía, un efecto no-radiativo (que no produce luz) es la generación onda acústicas. El análisis de estas ondas acústicas permite caracterizar la estructura de las muestras irradiadas. Tal es eficiente esta técnica que se puede utilizar para detectar e incluso obtener imágenes de tejidos y células.

Con todo lo bueno de la técnica fotoacústica es deseable que a una misma muestra se le estudie con esta técnica y otras adicionales para así tener más información susbstancial. Por ejemplo, combinarla con microscopia óptica confocal. Sin embargo esta microscopia utiliza láseres de emisión continua (Continous-Wawe) que causan una disminución notable en la amplitud de la señal fotoacústica la cual requiere fuentes de luz pulsadas.

Zhiliang Tan y amigos de la Universidad Normal del Sur de China tiene una solución: emplear una microcavidad acústica como guía de onda para amplificar la señal mecánica. Muestras de sangre son colocadas en un portamuestras, el cual tiene forma de pipa. Los autores afirman que reduciendo el volumen de la cavidad pueden aumentar la variación de presión a la misma temperatura; El portamuestras y cavidad resonante tienen un diámetro de 0.5mm y son unidos por un conducto delgado con un diámetro de 0.25mm y un largo de 200mm. De este modo los investigadores aseguran que la señal fotoacústica se intensifica en un factor de 1000 (wow).

Las señales fotoacústicas necesitan ser inducidas por fuentes pulsadas, para permitir el proceso de cambio de temperaturas. Mientras que los microscopios confocales requieren láseres continuos. Para este caso, la solución es práctica: se coloca un chopper (un disco giratorio con muescas) cuando se hacen las medidas fotoacústicas y se retira cuando se trabaja con la señal confocal.

Lo notable del trabajo es la amplificación mecánica de la señal acústica empleado conceptos de gas ideal; además de la incorporación del prototipo fotoacústico a un microscopio confocal, de modo que los investigadores obtienen imágenes (de un lado) acústicas y (del otro lado) ópticas del orden de micras, por lo cual se pueden observar células, como glóbulos rojos, sin mayor problema.

Referencia:

Tan, Z., Tang, Z., Wu, Y., Liao, Y., Dong, W., & Guo, L. (2011). Multimodal subcellular imaging with microcavity photoacoustic transducer Optics Express, 19 (3) DOI: 10.1364/OE.19.002426

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