Un innovativo strumento open source sviluppato da ricercatori europei promette di rivoluzionare l’imaging a fluorescenza ed elettroluminescenza, democratizzando l’accesso a tecniche all’avanguardia in varie discipline scientifiche. Questo nuovo macroscopio a luminescenza, descritto dettagliatamente nella rivista Optics Express, offre un’alternativa flessibile e conveniente alle costose configurazioni di laboratorio personalizzate spesso necessarie per la microscopia ottica avanzata.
Il dispositivo innovativo, supportato dal progetto DREAM, unisce perfettamente convenienza, precisione e versatilità. A differenza degli strumenti di imaging convenzionali limitati da rigidi progetti ottici, questo “macroscopio” consente ai ricercatori di programmare complesse sequenze di illuminazione e controllare con precisione più lunghezze d’onda, consentendo l’imaging ad alta velocità e l’analisi risolta nel tempo. È importante sottolineare che può ospitare una vasta gamma di tipi di campioni, dai delicati tessuti vegetali ai complessi dispositivi optoelettronici.
Abbattere le barriere nell’imaging a luminescenza
L’imaging della luminescenza è diventato indispensabile nella scienza moderna, rivelando il funzionamento nascosto di molecole e organismi viventi invisibili a occhio nudo. Tuttavia, l’implementazione di protocolli di illuminazione sofisticati spesso richiede conoscenze specializzate in ottica, elettronica e sviluppo di software, una barriera per molti ricercatori.
“Il nostro obiettivo era eliminare questo ostacolo”, ha spiegato il dottor Ian Coghill dell’École Normale Supérieure di Parigi, co-autore principale dello studio. “Abbiamo creato un sistema che chiunque può facilmente replicare senza bisogno di formazione specialistica.”
Il team di ricerca ha compiuto un passo rivoluzionario fornendo un accesso completamente aperto a tutte le risorse essenziali: file CAD completi, istruzioni di assemblaggio dettagliate, protocolli di calibrazione e software di controllo intuitivo basato su Python. Utilizzando componenti facilmente disponibili, in gran parte stampati in 3D, l’intero sistema può essere costruito per meno di 25.000 euro, una frazione del costo di configurazioni commerciali comparabili. Ciò riduce significativamente la barriera finanziaria all’ingresso, consentendo ai laboratori più piccoli e ai team interdisciplinari di perseguire ricerche precedentemente accessibili solo a grandi istituzioni con ampie risorse.
Uno strumento versatile in diversi campi
Il design modulare del macroscopio può ospitare un’ampia gamma di fonti di illuminazione che spaziano dalle lunghezze d’onda dell’ultravioletto al vicino infrarosso (405–740 nm) e consente l’imaging sincronizzato a velocità fino a 100 fotogrammi al secondo. I ricercatori possono personalizzare le sequenze di modulazione della luce, utilizzando modelli sinusoidali, pulsati o progetti personalizzati, per sondare con precisione il comportamento dinamico dei sistemi fotoattivi.
I ricercatori hanno già dimostrato la sua ampia applicabilità in vari campi:
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Fisiologia vegetale: Monitoraggio dell’assorbimento di erbicidi nelle piante di thaliana e misurazione dell’attività fotosintetica utilizzando tecniche di fluorescenza dinamica.
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Fotofisica delle proteine: Distinzione di tipi distinti di proteine fluorescenti reversibilmente fotocommutabili in base alle loro uniche “impronte cinetiche” attraverso metodi di imaging avanzati come RIOM (Rectified Imaging under Optical Modulation).
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Dispositivi optoelettronici: mappatura dell’elettroluminescenza dipendente dalla frequenza nelle celle solari e nei LED, facendo luce sui processi di trasporto e ricombinazione della carica all’interno di questi dispositivi.
“Questi esempi rappresentano solo la superficie di ciò che è possibile”, osserva il dott. Ludovic Jullien, autore senior e coordinatore del progetto DREAM. “Combinando l’hardware aperto con l’illuminazione programmabile, miriamo a potenziare sia la ricerca fondamentale che l’innovazione pratica in campi che vanno dalla biologia vegetale e dalla fotonica alle energie rinnovabili.”
Fedele alla sua filosofia di scienza aperta, il progetto DREAM ha reso tutti i file di build, gli script di analisi e i dati sperimentali liberamente accessibili su Zenodo. I ricercatori incoraggiano la comunità scientifica ad adattare, modificare ed espandere questa piattaforma.
“Questo è più di un semplice prototipo”, sottolinea il Dr. Coghill. “È una base aperta, un trampolino di lancio per chiunque voglia esplorare l’affascinante mondo della fotofisica dinamica.”
