
Un equipo de investigadores de la Universidad de California en Los Ángeles, dirigidos por el catedrático Bahram Jalali, han desarrollado un sistema de fotografía por emisión de pulsos de rayos láser dispersos en el espacio, que obtiene unos resultados absolutamente sorprendentes, publicados en Nature.

Consigue un tiempo de disparo de 0,44 nanosegundos (¡0,00000000044 segundos!), lo que le permite registrar hasta 6 millones de fotogramas por segundo, en forma continua. La cámara trabaja con un solo sensor, y no se calienta (por lo que no necesita un sistema de enfriamiento adicional), ni hace ruido, ni necesita mucha luz.
De todos modos, el equipo de investigadores piensa que el sistema todavía se puede desarrollar hasta alcanzar los 10.000.000 de imágenes por segundo (200.000 veces más que una cámara de vídeo normal de las actuales).
La cámara STEAM (Serial Time-Encoded Amplified Microscopy) podrá ser utilizada en medicina y biología, una vez que su gran velocidad y disparo continuo le permite observar en directo sucesos con baja probabilidad de suceder, y por lo tanto muy difícilmente fotografiables en condiciones normales, como procesos de comunicación entre neuronas, u observación de células tumorales en el torrente sanguíneo.
Celulas Enfermas
Si bien otras cámaras usadas en la investigación científica pueden captar imágenes más efímeras, sólo pueden registrar unas ocho imágenes y deben ser accionadas para que lo hagan en un momento dado.
Imagen de una CCD.
La nueva cámara sólo necesita un detector; las tradicionales, millones.
La cámara STEAM, por el contrario, puede captar imágenes de forma continua, por lo que es ideal para acontecimientos al azar. Algunas de sus aplicaciones podrían utilizarse en la observación de la comunicación entre las células o la actividad de las neuronas. Pero un ejemplo perfecto sería en el análisis de muestras de sangre en circulación.
Como la captura de imágenes de células individuales en un volumen de sangre es imposible con las cámaras actuales, se toma una pequeña muestra escogida al azar y se retratan manualmente esas pocas células mediante un microscopio.
¿Pero qué pasa si uno tiene que detectar la presencia de células muy raras que, aunque sean poco numerosas, indiquen las etapas iniciales de una enfermedad?
Goda señala que las células en circulación de un tumor son un buen ejemplo de esto. Como precursoras de la metástasis, pueden ser sólo unas pocas entre miles de millones de células sanas.
goda dijo:La probabilidad de que una de estas células esté en la pequeña muestra de sangre observada a través de un microscopio es virtualmente insignificante
Pero con la cámara STEAM, las células en rápida circulación se pueden fotografiar individualmente.
En este último caso, en momentos iniciales de la enfermedad, las células precursoras de metástasis pueden ser unas pocas en millones de células sanas, y la observación posible hasta ahora, sin el STEAM, supone la toma de una pequeña muestra de sangre y su análisis con el microscopio. Obviamente, la posibilidad de que en la pequeña muestra no haya ninguna tumoral es alta. Con el STEAM, sin embargo, se pueden fotografiar individualmente las células directamente en circulación, con lo que se evita este problema.
Actualmente, están intentando mejorar la resolución hasta 100.000 píxeles por imagen, y adaptar esta técnica para obtener imágenes tridimensionales. Si consiguen mejorar la resolución lo suficiente como para tomar fotografías claras de la estructura interna de las células, las posibles aplicaciones en biología y en medicina serán, a todas luces, incontables.
La técnica, denominada Serial Time-Encoded Amplified imaging (Captura de Imágenes en Serie Codificadas en el Tiempo y Amplificadas), o STEAM por sus siglas en inglés, depende de la manipulación cuidadosa de los llamados pulsos de láser "supercontinuos". Estos pulsos, de menos de una millonésima de segundo de duración, contienen una gama muy amplia de colores.
■ Dos elementos ópticos propagan los pulsos de láser a una matriz bidimensional ordenada de colores.
■ Es este "arco iris bidimensional" el que ilumina las muestras individuales. Parte del arco iris es reflejado por la muestra (dependiendo de las áreas claras y oscuras del punto iluminado) y las reflexiones se desplazan, de regreso, a lo largo de su ruta inicial.
■ Como la propagación de los diversos colores del pulso es tan regular y ordenada, la gama de colores reflejados contiene información espacial detallada sobre la muestra.
Los puntos brillantes reflejan su longitud de onda asignada pero los oscuros no..
Cuando el arco iris bidimensional se refleja en el objeto, la imagen se copia sobre el espectro de colores del pulso..
Nuestro paso siguiente será tratar de mejorar la resolución espacial, de manera que podamos tomar fotos absolutamente claras de la estructura interna de las células. Todavía no lo hemos logrado, pero si podemos hacerlo se sobrarán las aplicaciones en la biología..
■ El pulso vuelve a pasar por el sistema óptico dispersivo y se convierte una vez más en un pinchazo de luz, con la imagen almacenada en una serie de colores distribuidos.
■ Sin embargo, ese espectro de colores se mezcla en un pulso de luz excepcionalmente corto que sería imposible de deshacer con los métodos electrónicos tradicionales.
■ El equipo entonces encamina el pulso hacia una fibra dispersiva, que consiste en un cable de fibra óptica con diferentes límites de velocidad para diversos colores de la luz.
■ Como resultado, la parte roja del espectro avanza por delante de la parte azul mientras que el pulso se desplaza por la fibra.
■ Eventualmente, la parte roja y la parte azul se separan en la fibra y llegan al final de ésta en momentos muy diferentes.
■ Todo lo queda por hacer es detectar la luz cuando sale de la fibra, con un fotodiodo estándar, y digitalizarla, asignando a diversos puntos del espacio bidimensional las partes del pulso que llegan en diferentes momentos.
■ El resultado de todo este truco óptico es una imagen que representa una foto de apenas la 440 trillonésima parte de un segundo.
Los investigadores utilizaron un láser que disparaba más de seis millones de pulsos por segundo, resultando en esa misma cantidad de imágenes. Sin embargo, dicen que es posible mejorar el sistema para adquirir más de diez millones de imágenes por segundo, o sea a una velocidad más de 200.000 veces mayor que la de una cámara de vídeo estándar.
El equipo está tratando de adaptar la técnica a la toma de imágenes tridimensionales con la misma resolución de tiempo y de aumentar el número efectivo de "pixeles" en una imagen dada a 100.000.
Nuestro paso siguiente será tratar de mejorar la resolución espacial, de manera que podamos tomar fotos absolutamente claras de la estructura interna de las células..
Todavía no lo hemos logrado, pero si podemos hacerlo sobrarán las aplicaciones en la biología..
Bueno compañeros con eso concluye la información de hoy, me tardé un poco en traducir algunas cosas y otro poco en ordenar la información para que quede entendible, son datos muy precisos algunos y muy ténicos también, recomiendo ver el video que lo entienden al toque leyendo el "Como funciona".. Espero sea de su agrado! Felices Fiestas gente, nos vemos en la comu para discutir sus posibles funciones si así lo desean!
Fuentes:
BBC:
AUREUS: http://listadeaureus.blogspot.com/2009/05/steam-6000000-de-fotografias-por.html

goda dijo:La probabilidad de que una de estas células esté en la pequeña muestra de sangre observada a través de un microscopio es virtualmente insignificante