Investigadores de la Universitat Jaume I han desarrollado un método innovador que corrige aberraciones en microscopía de un solo píxel en tiempo real, mejorando la claridad de las imágenes.
Un equipo de investigadores del Grupo de Óptica de la Universitat Jaume I de Castellón ha logrado corregir las aberraciones de imagen en la técnica de microscopia de un solo píxel en tiempo real. Esta innovación se ha alcanzado gracias a la implementación de una tecnología emergente: las lentes deformables programables. El método ha sido detallado en un artículo publicado en acceso abierto en Nature Communications, y forma parte del proyecto europeo CONcISE.
La solución presentada por el equipo combina una lente adaptativa, que ajusta el frente de luz en tiempo real, con un método sin sensores que evalúa la nitidez directamente sobre los datos, evitando algoritmos complejos. De este modo, se corrigen las distorsiones generadas tanto por el sistema como por la muestra misma, logrando imágenes más nítidas que se acercan al límite de resolución física, sin añadir complejidad al microscopio.
La lente adaptativa utilizada es conocida como “lente deformable multiactuador” (M-AL), que se integra fácilmente en el equipo sin requerir modificaciones significativas a la configuración tradicional del microscopio basado en iluminación estructurada. Estas lentes están compuestas por una membrana ópticamente transparente y deformable que puede cambiar su forma mediante actuadores distribuidos alrededor o detrás de ella.
Los actuadores pueden ser de diversos tipos: piezoeléctricos, que convierten señales eléctricas en deformaciones mecánicas precisas; o electrostáticos y electromagnéticos, que utilizan campos eléctricos o magnéticos para modificar la lente. Cada actuador aplica una pequeña fuerza local sobre las superficies de la lente, facilitando cambios en el frente de onda con alta resolución espacial, similar a un espejo deformable pero en transmisión.
A diferencia de utilizar una cámara con millones de píxeles, esta técnica ilumina las muestras con patrones secuenciales y utiliza un único sensor para recoger el señal resultante. Uno de los desafíos asociados a esta metodología es que el chip micromirror que genera los patrones y las muestras mismas crean pequeñas distorsiones que difuminan detalles importantes. Sin embargo, la introducción de la lente deformable permite corregir estos errores, ofreciendo imágenes microscópicas con una resolución sin precedentes hasta ahora.
Este nuevo enfoque abre posibilidades para futuros avances especialmente aplicables en áreas como la microscopia adaptativa para compensar aberraciones en muestras biológicas; instrumentación diagnóstica retinal; simuladores visuales en oftalmología; así como aplicaciones en óptica adaptativa astronómica y sistemas industriales de imagen.
El proyecto europeo CONcISE, coordinado por el Consejo Nacional de Investigación Italiano, reúne a ocho socios incluyendo a la UJI. Su objetivo es desarrollar nueva instrumentación que mejore la información contenida en imágenes médicas, haciéndolas más útiles para profesionales sanitarios y más cómodas para pacientes.
Dicho proyecto cuenta con financiamiento a través de las acciones Marie Sk?odowska-Curie (MSCA) del programa marco Horizon Europe. Además, los investigadores han recibido apoyo adicional mediante ayudas competitivas como el PID2022-142907OB-I00 y CIPROM/2023/44.
Artículo: «Hadamard based single-pixel microscopy using sensor-less adaptive optics supported by multi-actuator adaptive lens». Heberley Tobón-Maya, Lindsey Willstatter, Samuel I. Zapata-Valencia, Stefano Bonora, Enrique Tajahuerce y Jesús Lancis.