Un innovador instrumento de código abierto desarrollado por investigadores europeos promete revolucionar las imágenes de fluorescencia y electroluminiscencia, democratizando el acceso a técnicas de vanguardia en diversas disciplinas científicas. Este nuevo macroscopio de luminiscencia, detallado en la revista Optics Express, ofrece una alternativa flexible y asequible a las costosas configuraciones de laboratorio personalizadas que a menudo se requieren para la microscopía óptica avanzada.
El innovador dispositivo, respaldado por el proyecto DREAM, combina a la perfección asequibilidad con precisión y versatilidad. A diferencia de los instrumentos de imágenes convencionales confinados por diseños ópticos rígidos, este “macroscopio” permite a los investigadores programar secuencias de iluminación intrincadas y controlar con precisión múltiples longitudes de onda, lo que permite obtener imágenes de alta velocidad y análisis resueltos en el tiempo. Es importante destacar que se adapta a una amplia gama de tipos de muestras, desde delicados tejidos vegetales hasta complejos dispositivos optoelectrónicos.
Derribando barreras en las imágenes de luminiscencia
Las imágenes luminiscentes se han vuelto indispensables en la ciencia moderna, ya que revelan el funcionamiento oculto de moléculas y organismos vivos invisibles a simple vista. Sin embargo, la implementación de protocolos de iluminación sofisticados a menudo requiere conocimientos especializados en óptica, electrónica y desarrollo de software, una barrera para muchos investigadores.
“Nuestro objetivo era eliminar ese obstáculo”, explicó el Dr. Ian Coghill de la École Normale Supérieure de París, coautor principal del estudio. “Hemos creado un sistema que cualquiera puede replicar fácilmente sin necesidad de formación experta”.
El equipo de investigación ha dado un paso revolucionario al proporcionar acceso completamente abierto a todos los recursos esenciales: archivos CAD completos, instrucciones de montaje detalladas, protocolos de calibración y software de control basado en Python fácil de usar. Al utilizar componentes fácilmente disponibles, muchos de ellos impresos en 3D, se puede construir todo el sistema por menos de 25.000 euros, una fracción del coste de configuraciones comerciales comparables. Esto reduce significativamente la barrera financiera de entrada, lo que permite a laboratorios más pequeños y equipos interdisciplinarios realizar investigaciones que antes solo eran accesibles a grandes instituciones con amplios recursos.
Una herramienta versátil en diversos campos
El diseño modular del macroscopio se adapta a una amplia gama de fuentes de iluminación que abarcan longitudes de onda del ultravioleta al infrarrojo cercano (405 a 740 nm) y permite obtener imágenes sincronizadas a velocidades de hasta 100 fotogramas por segundo. Los investigadores pueden adaptar las secuencias de modulación de la luz (utilizando patrones sinusoidales, pulsados o diseños personalizados) para probar con precisión el comportamiento dinámico de los sistemas fotoactivos.
Los investigadores ya han demostrado su amplia aplicabilidad en varios campos:
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Fisiología vegetal: Seguimiento de la absorción de herbicidas en plantas de thaliana y medición de la actividad fotosintética mediante técnicas de fluorescencia dinámica.
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Fotofísica de proteínas: Distinguir distintos tipos de proteínas fluorescentes fotoconmutables reversiblemente en función de sus “huellas dactilares cinéticas” únicas a través de métodos de imágenes avanzados como RIOM (imágenes rectificadas bajo modulación óptica).
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Dispositivos optoelectrónicos: Mapeo de la electroluminiscencia dependiente de la frecuencia en células solares y LED, arrojando luz sobre el transporte de carga y los procesos de recombinación dentro de estos dispositivos.
“Estos ejemplos sólo tocan la superficie de lo que es posible”, señala el Dr. Ludovic Jullien, autor principal y coordinador del proyecto DREAM. “Al combinar hardware abierto con iluminación programable, nuestro objetivo es potenciar tanto la investigación fundamental como la innovación práctica en campos que van desde la biología vegetal y la fotónica hasta la energía renovable”.
Fiel a su espíritu de ciencia abierta, el proyecto DREAM ha hecho que todos los archivos de compilación, scripts de análisis y datos experimentales sean de libre acceso en Zenodo. Los investigadores alientan a la comunidad científica a adaptar, modificar y ampliar esta plataforma.
“Esto es más que un simple prototipo”, subraya el Dr. Coghill. “Es una base abierta, un trampolín para que cualquiera pueda explorar el fascinante mundo de la fotofísica dinámica”.
