Telescópio invertido faz microscópio mais versátil e mais barato

Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/06/2023

Os telescópios seguem o mecanismo dos olhos das vieiras, então bastou inverter o telescópio para ter um microscópio.
[Imagem: Fabian F. Voigt et al. - 10.1038/s41587-023-01717-8]

Microscópio com espelhos em vez de lentes

Algumas espécies de mexilhões conseguem enxergar, mas de um modo muito diferente dos humanos e outros animais.

As vieiras, por exemplo, têm até 200 olhos que as ajudam a detectar predadores, como uma estrela-do-mar que se aproxima. No entanto, enquanto em nossos olhos a combinação de córnea e cristalino, que é uma lente, cria uma imagem na retina, nos olhos das vieiras a luz é focalizada por um espelho hemisférico.

Criar imagens com espelhos em vez de lentes é comum em telescópios, a fim de capturar o máximo de luz possível. No telescópio Schmidt, por exemplo, desenvolvido na década de 1930 por Bernhard Schmidt (1879-1935) e ainda em uso em muitos observatórios hoje, uma fina lente corretiva é combinada com um grande espelho esférico.

Agora, Fabian Voigt e colegas da Universidade de Zurique, na Suíça, fizeram algo que é bem menos comum: Usar objetivas espelhadas em microscópios.

Embora os microscópios mais simples sejam facilmente construídos com lentes, obter a mais alta qualidade de imagem exige de 10 a 15 lentes, feitas de diferentes tipos de vidro, todas polidas à exaustão e alinhadas com precisão entre si. Com isso, o custo das objetivas de microscópio para pesquisa pode ser equivalente ao de um carro médio - e a objetiva é apenas uma parcela do custo total de um microscópio científico.

Além de seu design complexo, essas objetivas têm a desvantagem de serem projetadas apenas para um meio de imersão específico, como ar, água ou óleo, o que significa uma nova objetiva para cada amostra que exija um meio de imersão diferente. Isso se tornou um problema nos últimos anos com os processos conhecidos como técnicas de limpeza, que tornam as amostras de tecido transparentes, permitindo observar características que não podem ser vistas em fatias. O problema é que essas amostras transparentes exigem meios de imersão incompatíveis com a maioria das objetivas dos microscópios.

As imagens ficam iguais ou melhores do que as geradas pelos melhores microscópios científicos atuais.
[Imagem: Fabian F. Voigt et al. - 10.1038/s41587-023-01717-8]

Telescópio invertido = microscópio

Para contornar todas essas limitações, e buscando inspiração nos olhos das vieiras, Voigt e seus colegas fizeram algo bem ao estilo "Como não pensei nisso antes".

A equipe miniaturizou um telescópio Schmidt até o tamanho de um microscópio e o encheu com um meio de imersão líquido. A objetiva resultante é quase um telescópio em miniatura, só que submerso, mas ainda capaz de fornecer uma imagem nítida.

"É possível projetar uma objetiva Schmidt de um modo que ela forneça excelente qualidade de imagem em qualquer fluido homogêneo, bem como no ar," explicou Voigt. Isso significa que uma única objetiva Schmidt é compatível com muitas técnicas de limpeza diferentes.

A razão para isso está justamente no uso de um espelho, em vez de lentes: Um espelho esférico focaliza a luz no mesmo ponto, esteja ele imerso em um líquido ou no ar.

O protótipo foi testado em todos os tipos de amostras e tecidos, inclusive cérebros tornados transparentes.

"Em todos os casos, a qualidade da imagem foi equivalente ou até melhor do que a obtida com objetivas convencionais - embora a objetiva Schmidt consista em apenas dois elementos ópticos," disse o professor Fritjof Helmchen. "Em comparação com as objetivas convencionais, que possuem cerca de uma dúzia de lentes a mais, uma objetiva Schmidt pode, portanto, ser fabricada de forma muito mais econômica."

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