UCLA desarrolla la cámara más rápida del mundo para detectar el cáncer en tiempo real

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Los ingenieros de UCLA, dirigidos por Bahram Jalali y Dino Di Carlo, han desarrollado una cámara que puede tomar 36,7 millones de fotogramas por segundo, con una velocidad de obturación de 27 picosegundos. Con mucho, la cámara más rápida y sensible del mundo: es unas 100 veces más rápida que los microscopios ópticos existentes y tiene una tasa de falsos positivos de solo uno en un millón, se espera, entre otras aplicaciones, que el dispositivo mejorar enormemente nuestra capacidad para diagnosticar el cáncer en estadio temprano y premetastásico.

Para empezar, este 'microscopio óptico automatizado de flujo continuo de una sola partícula' (ese es su nombre oficial) no se parece en nada a una cámara digital. Con una velocidad de disparo de 36,7 millones de fps y una velocidad de obturación de 27 picosegundos, los sensores CCD y CMOS simplemente no están a la altura de la tarea; se tarda demasiado en leer los datos de cada píxel y, de todos modos, a velocidades tan altas no hay suficiente luz para producir una imagen nítida. En cambio, este nuevo microscopio utiliza imágenes STEAM, microscopía amplificada codificada en serie en el tiempo, que fue desarrollada por el mismo equipo de UCLA en 2009. Sin entrar en detalles realmente valientes: Básicamente, STEAM dispara pulsos láser rápidos que se reflejan en las células que fluyen a través de un dispositivo de microfluidos. La imagen es amplificada y captada por un fotodetector de un solo píxel de muy alta velocidad, y luego la imagen es procesada por un FPGA. Hay un video (silencioso) al final de la historia que demuestra cómo funciona el sistema STEAM.



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El resultado final es una cámara que puede fotografiar células individuales a medida que fluyen a través del sistema a cuatro metros por segundo (¡9 mph!), Con una calidad de imagen comparable a una cámara CCD fija (es decir, una cámara CCD apuntando hacia una diapositiva estática). En la imagen a continuación, la columna central muestra los microscopios ópticos CMOS de última generación, mientras que el lado derecho muestra el nuevo sistema basado en STEAM de UCLA. Para que comprenda la importancia de esto: con una velocidad de flujo de 4 m / s, el microscopio de UCLA captura automáticamente 100.000 partículas por segundo, con una calidad comparable a una cámara que solo puede disparar alrededor de 60 fotogramas por segundo. Con entrenamiento, la FPGA puede detectar automáticamente partículas raras (como células cancerosas) el 75% del tiempo.

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Para ser sincero, esta es una de las mejores combinaciones de tecnologías de vanguardia que he visto: láseres de picosegundo, microfluidos y FPGA, todos trabajando en perfecta armonía. Además, el sistema STEAM es fácilmente capaz de obtener imágenes de 200.000 partículas por segundo, cuando podemos diseñar un dispositivo de microfluidos que pueda soportar el doble de presión. Cuando se trata de luchar contra el cáncer, este podría ser uno de los mayores avances de la historia, pero también es una gran noticia para cualquier científico, ingeniero o médico que estudie microbios, combustibles, alimentos y productos farmacéuticos. La microscopía óptica se utiliza en casi todas las esferas de la ciencia, y el microscopio de UCLA es un gran avance apasionante.

Lee mas en UCLAo el trabajo de investigación 10.1073 / pnas.1204718109 en PNAS



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