Investigadores del Grupo de Óptica de la Universitat Jaume I han logrado corregir en tiempo real las aberraciones de imagen en la microscopía de un solo píxel mediante el uso de lentes deformables programables. Esta es una tecnología de óptica adaptativa que permite mejorar de forma significativa la nitidez y la resolución de las imágenes.
El avance se detalla en un artículo científico publicado en acceso abierto en Nature Communications. Se enmarca en el desarrollo del proyecto europeo CONcISE, centrado en la creación de nueva instrumentación inteligente para aplicaciones biomédicas.
Corrección de aberraciones sin aumentar la complejidad del microscopio
La solución propuesta combina una lente adaptativa capaz de modificar el frente de onda de la luz en tiempo real. Además, utiliza un método sin sensor que evalúa directamente la nitidez de la imagen a partir de los datos obtenidos. Esto se hace sin necesidad de algoritmos complejos ni cámaras de alta resolución.
De este modo, se corrigen tanto las distorsiones introducidas por el propio sistema óptico como las generadas por la muestra. Esto permite obtener imágenes cercanas al límite físico de resolución. Todo ello sin añadir complejidad a la configuración tradicional del microscopio de un solo píxel basado en iluminación estructurada.
La clave del método es la integración de una lente deformable multiactuador (M-AL). Está formada por una membrana ópticamente transparente capaz de cambiar de forma mediante actuadores —principalmente piezoeléctricos—. Estos ejercen fuerzas locales para modificar con gran precisión el frente de onda. Funciona de manera similar a un espejo deformable, pero en transmisión.
Un salto en la microscopía de un solo píxel
A diferencia de la microscopía convencional, esta técnica no utiliza cámaras con millones de píxeles. En su lugar, la muestra se ilumina con una secuencia de patrones de luz. La señal resultante se recoge con un único sensor. Uno de los principales problemas de este sistema es que tanto el chip de microespejos que genera los patrones como las propias muestras introducen pequeñas aberraciones que difuminan los detalles finos.
El nuevo método desarrollado por la UJI corrige estos errores en tiempo real. Esto logra una resolución sin precedentes en este tipo de microscopía. Además, abre la puerta a nuevas aplicaciones científicas y tecnológicas.
Aplicaciones en biomedicina, oftalmología y astronomía
Según explican los investigadores, esta tecnología tiene un alto potencial en microscopía adaptativa para muestras biológicas. También en instrumentación de diagnóstico de la retina, simuladores de visión en oftalmología, óptica adaptativa astronómica, imagen industrial o realidad aumentada. Es especialmente relevante en ámbitos como la biomedicina o la ciencia de materiales.
El proyecto CONcISE, coordinado por el Consiglio Nazionale delle Ricerche de Italia, reúne a ocho socios europeos. Entre ellos se encuentra la UJI. Está financiado por las acciones Marie Skłodowska-Curie del programa Horizon Europa. El trabajo cuenta además con el respaldo de distintas ayudas competitivas nacionales y autonómicas.
