Microscopio de polarización policromática: llevando colores a un mundo incoloro

Scientific Reports volumen 5, número de artículo: 17340 (2015) Citar este artículo

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Detalles de métricas

La interferencia de dos haces de luz blanca combinados produce colores Newton si uno de los haces tiene un retraso con respecto al otro de 400 nm a 2000 nm. En este caso, los componentes espectrales perturbadores correspondientes se suman como dos escalares en la combinación de haces. Si el retardo es inferior a 400 nm, la interferencia de dos haces produce únicamente tonos grises. Los colores de interferencia se utilizan ampliamente para analizar muestras birrefringentes en mineralogía. Sin embargo, muchas de las estructuras biológicas tienen un retardo <100 nm. Por lo tanto, las células y tejidos bajo un microscopio de polarización normal se ven como imágenes grises, cuyo contraste desaparece en determinadas orientaciones. Aquí proponemos por primera vez el uso de interferencia vectorial de luz polarizada en la que los colores del espectro completo se crean con un retardo de varios nanómetros, con el tono determinado por la orientación de la estructura birrefringente. Las imágenes birrefringentes de orgánulos, células y tejidos que antes eran incoloras adquieren colores vivos. Este enfoque puede abrir nuevas posibilidades para el estudio de muestras biológicas con estructuras birrefringentes débiles, diagnosticar diversas enfermedades, obtener imágenes de cristales con baja birrefringencia y crear nuevos métodos para controlar los colores del haz de luz.

La luz blanca natural consiste en una mezcla de ondas monocromáticas con longitudes de onda que oscilan entre 380 nm y 700 nm1. Si el haz de luz se divide en dos partes y luego se recombina, podemos observar interferencias. Cada onda monocromática produce su propio patrón de interferencia. Algunas ondas experimentan interferencias destructivas y su intensidad disminuye. La intensidad de otras ondas aumenta debido a interferencias constructivas. El haz combinado exhibe los colores de interferencia de Newton. El tono está determinado por la longitud de onda que falta en el espectro debido a interferencias destructivas.

Hay dos tipos de colores de interferencia, uno con desfase inicial cero entre dos haces interferentes (franja acromática blanca, interferencia constructiva) y otro con desfase inicial de media onda (franja acromática negra, interferencia destructiva)2,3,4,5 . Producen secuencias de colores complementarias, que se describen mediante la escala de colores de Newton. El segundo tipo de colores de interferencia aparece durante la reflexión de una pompa de jabón, dos superficies de vidrio planas y esféricas cercanas (anillos de color de Newton), una mancha de aceite en un charco o una mancha de aceite sobre asfalto húmedo, etc. Este tipo de interferencia se emplea en interferencias y microscopía de polarización porque es más sensible a cambios de retardo bajo y transmite menos ruido de disparo. Para retardos pequeños (<200 nm), la interferencia destructiva se relaja para todas las longitudes de onda simultáneamente y el brillo de la región aumenta, primero con una composición espectral blanca. Pero después de que el retardo se acerca a los 400 nm, la parte azul del espectro se suprime y la muestra se vuelve amarilla y luego roja. Una vez que el retardo alcanza los 600 nm, la parte roja del espectro se bloquea y la muestra se vuelve azul y luego verde. El color cambia en esta secuencia tres veces más hasta que el retardo alcanza los 2000 nm. Entonces los colores de interferencia se vuelven blancos y el retardo ya no se puede determinar de forma fiable utilizando la composición espectral de la región. La coloración de la luz polarizada ha sido ampliamente utilizada en mineralogía y petrografía durante muchos años6,7,8,9,10,11,12. Pero este fenómeno anteriormente no podía utilizarse en biología porque muchos especímenes biológicos exhiben un retardo de varias decenas de nm o menos y, por lo tanto, son incoloros.

Desarrollamos un nuevo microscopio de luz polarizada policromática (polscopio policromático) que produce colores de interferencia con un retardo de varios nm. Los colores tradicionales de Newton requieren que los haces de interferencia con los mismos estados de polarización y las amplitudes del haz se sumen como dos escalares. En nuestro enfoque de generar colores de interferencia utilizamos la polarización del haz y las amplitudes de los haces de interferencia, que se suman como dos vectores. En el polscopio policromático, el tono está determinado por la orientación de la estructura birrefringente, no por su retardo. Por lo tanto, se puede lograr un espectro de color completo con un retardo mucho menor. El polscopio policromático muestra la imagen de birrefringencia independiente de la orientación sin necesidad de ningún cálculo digital. Un ojo o una cámara pueden ver directamente la imagen de polarización coloreada en tiempo real a través del ocular con el brillo correspondiente al retardo y el color correspondiente a la orientación del eje lento. Las imágenes birrefringentes de orgánulos, células y tejidos que antes eran incoloros adquieren colores vivos.

El diseño óptico del polscopio policromático se basa en un microscopio de luz polarizada estándar equipado con un generador y analizador de estado de polarización espectral especial. La muestra bajo investigación se ilumina con luz blanca cuya polarización depende de la longitud de onda. La muestra modifica la polarización del haz. El analizador podría ser ortogonal o paralelo al generador de estados de polarización. En el primer caso, el analizador bloquea la polarización que la muestra no modifica. Por tanto, las partes de la muestra no birrefringentes son negras y las estructuras birrefringentes están coloreadas. En la segunda configuración, el analizador reduce por igual todos los estados de polarización espectral creados por el generador de polarización. En este caso, el área no birrefringente aparece en gris (neutral). Además, los colores de las estructuras birrefringentes son más intensos y las características no birrefringentes siguen siendo visibles en gris.

En la Fig. 1 se muestra un ejemplo del polscopio policromático. Consiste en una fuente de luz blanca con filtro de paso de banda opcional, generador de estado de polarización policromática, lente condensadora, muestra bajo investigación, lente objetivo, analizador de estado de polarización policromática y sensor de imagen en color. El generador de estados de polarización policromático está formado por el polarizador lineal con orientación ψ y un cristal de cuarzo cortado en Z, cuyo eje óptico es perpendicular a la superficie de la ventana. El analizador de estado de polarización policromático consta de otro cristal de cuarzo cortado en Z y un analizador lineal con orientación ψ + 90°.

Esquema del microscopio de polarización policromática (polscopio policromático).

El polscopio policromático funciona de la siguiente manera. El espectro del haz irradiado por la fuente de luz está formado por un filtro de paso de banda. El filtro se puede colocar en cualquier lugar del recorrido del haz de luz. En lugar de la fuente de luz de banda ancha se pueden utilizar varias fuentes de luz monocromáticas, por ejemplo láseres. En este caso no es necesario el filtro de paso de banda. El filtro tampoco es necesario si el espectro del haz está efectivamente restringido por la sensibilidad espectral del detector. Por ejemplo, el espectro de radiación del Sol o de una bombilla incandescente está efectivamente restringido por la sensibilidad del ojo humano de aproximadamente 400 nm a aproximadamente 700 nm. El polarizador produce un haz polarizado lineal con polarización orientada en ψ. Luego, el primer cristal de cuarzo cortado en Z hace girar el plano de polarización del haz en algún ángulo ϕ, que depende de la longitud de onda λ. Por tanto, la orientación de los vectores eléctricos después del generador de estado de polarización policromática se dispersa espectralmente.

En principio, en lugar del cuarzo se pueden utilizar otros medios ópticos activos para crear la distribución de polarización espectral necesaria. En todos los casos bien comprobados de actividad óptica, la estructura cristalina o molecular es del tipo que puede existir en dos formas enantiomorfas, es decir, formas que están relacionadas entre sí como un objeto y su imagen especular, pero que no se diferencian en ningún otro aspecto. forma. En una forma las espirales para una dirección dada son hacia la derecha y en la otra hacia la izquierda y sus rotaciones específicas son numéricamente iguales pero tienen signo opuesto. En los cristales, la cantidad de rotación de la luz para una longitud de onda específica para un espesor de un milímetro de una placa es la rotación específica y puede ser hacia la derecha (dextrógira) o hacia la izquierda (levorotatoria), visto mirando hacia la fuente de luz. Para líquidos es una práctica común medir la rotación específica en una columna de 10 cm de longitud. En muchos lugares se han tabulado listas de minerales y compuestos orgánicos e inorgánicos que se sabe que son ópticamente activos2,7.

Describamos con más detalle la transformación de polarización mediante el generador de estados de polarización policromático. El polarizador produce un haz polarizado lineal con orientación ψ. Luego, el haz pasa a través del rotador óptico de polarización activa, que gira su polarización en un ángulo ϕ sin introducir elipticidad13:

donde t es el espesor del rotador de polarización, λ es la longitud de onda, nL y nR son índices de refracción de las polarizaciones circulares izquierda y derecha, respectivamente. Si nL > nR entonces el rotador de polarización es d-rotativo y si nR > nL entonces el rotador de polarización es l-rotativo.

En el dominio espectral seleccionado, los ángulos de rotación de polarización mínimo y máximo ϕmin y ϕmax corresponden a las longitudes de onda más larga y más corta λmax y λmin, respectivamente:

La diferencia entre las rotaciones de polarización máxima y mínima es de 90°. En muchos casos la dispersión espectral de la birrefringencia circular nL - nR es baja y aproximadamente podemos suponer que no depende de la longitud de onda. Entonces el espesor t del rotador de polarización se puede encontrar usando la siguiente fórmula:

Después de sustituir (3) en la ecuación (1) y tener en cuenta la primera ecuación (2), obtenemos la dependencia espectral de la orientación del plano de polarización del haz de iluminación:

Es conveniente elegir la orientación del polarizador ψ = −ϕmin. Entonces la ecuación (4) se simplifica:

En particular, para el espectro visible de 440 nm a 660 nm tenemos la siguiente dependencia espectral de la orientación del plano de polarización:

donde la longitud de onda λ está en nanómetros.

Como se puede ver, el plano de polarización de la componente espectral roja (λ = 660 nm) es paralelo al eje inicial (ϕ = 0°). Los planos de polarización de los componentes naranja (λ = 609 nm), amarillo (λ = 566 nm), verde (λ = 528 nm), cian (λ = 495 nm) y azul (λ = 466 nm) están orientados en ángulos de 15°. , 30°, 45°, 60° y 75° con respecto al eje inicial, respectivamente.

El segundo cristal de cuarzo cortado en Z introduce la rotación de polarización inversa y la dispersión espectral inversa. Por tanto, todos los vectores eléctricos del haz se orientan en ψ. El analizador, que está orientado en ψ + 90°, apaga el haz. La configuración óptica que se muestra en la Fig. 1 funciona como polarizador y analizador lineal cruzado con la orientación del plano principal ϕ (λ) (ver ecuación (5)).

La intensidad de la luz I(λ), que se transmite por una muestra birrefringente entre el polarizador lineal cruzado y el analizador, se describe mediante la fórmula (ver, por ejemplo, 14):

donde I0 es la intensidad del haz después del polarizador, φ y Δ son la orientación del eje lento y el retardo (en nm) de la muestra. Por simplicidad asumimos que el factor de extinción15,16 es suficientemente alto y por lo tanto no tomamos en cuenta la despolarización y la luz dispersa.

Una componente espectral con longitud de onda λext se extingue (I(λext) = 0) cuando φ = ϕ(λ) o Δ = mλ, donde m es un número entero (m = 0, 1, 2…). Si el retardo de la muestra es menor que la longitud de onda mínima en la banda espectral utilizada (Δ < λmin), entonces la longitud de onda extinguida depende únicamente de la orientación del eje lento de la muestra:

Como se puede ver si el eje lento es paralelo al eje inicial (φ = 0°) entonces λext = λmax, si φ = 90° entonces λext = λ min. Supongamos que el eje lento de la muestra birrefringente que se está investigando está orientado a 30°. Entonces λext = 566 nm. El eje lento es paralelo al vector eléctrico del componente de polarización amarillo y está orientado a 45° con respecto al vector eléctrico del componente azul. En este caso, el componente amarillo pasa a través de la muestra sin cambio de polarización y aumenta la elipticidad del componente azul. El analizador apaga el color amarillo y la muestra aparece en azul. Si la muestra se gira 45°, entonces φ = 75° y λext = 466 nm. El retardo de la muestra aumenta la elipticidad del componente amarillo y no afecta el vector eléctrico azul. El analizador elimina el color azul y la muestra aparece en amarillo. El área de fondo vacía no afecta la elipticidad del haz y, por lo tanto, aparece oscura. El brillo de la imagen refleja la cantidad de retardo y el color de la imagen representa la orientación lenta del eje. Si el retardo de la muestra es grande (Δ ≥ λmin), la longitud de onda extinguida depende tanto de la orientación del eje lento como del retardo. La imagen en color se vuelve más complicada.

En el caso de la interferencia clásica de Newton (ϕ(λ) = 0°), la extinción espectral se produce en φ = 0° para todas las longitudes de onda simultáneamente. En esta orientación el ejemplar es oscuro sin ninguna coloración independientemente de su retardo. El contraste de la imagen desaparece. La intensidad es máxima cuando el eje lento está orientado a 45°. La primera longitud de onda extinguida se produce en λ min. El color está determinado únicamente por el retardo de la muestra y no depende de la orientación lenta del eje.

Son posibles muchas variaciones del diseño del polscopio policromático y algunas ya se han implementado. Se puede utilizar con luz transmitida o reflejada. En este último caso, un medio espejo separa los haces iluminados y reflejados. El generador y analizador de estado de polarización policromático se pueden colocar en orden inverso en los esquemas de luz transmitida y reflejada.

Diatom Arachnoidiscus es un excelente ejemplar para demostrar las ventajas del polscopio policromático. Tiene una pared celular silicificada, que forma un caparazón en forma de pastillero (frústula) radialmente simétrico compuesto de mitades superpuestas que contienen patrones intrincados y delicados. A veces se le llama “rueda de cristal”. Diatom Aracnoidiscus merece el término de “cristales fotónicos vivos” y se empleó para permitir el enfoque subdifractivo con un mejor confinamiento del haz de luz que otros enfoques de súper enfoque de campo lejano17. La birrefringencia de la estructura de Aracnoidiscus es muy baja, excepto los filamentos radiales centrales que exhiben un retardo ligeramente elevado. Según nuestra medición anterior18, el retardo de los filamentos centrales es de unos 5 nm.

En la Fig. 2 se tomaron tres imágenes en color de la diatomea Aracnoidiscus con varias técnicas de luz polarizada. La imagen de la izquierda (Fig. 2a) se capturó con un polarizador cruzado y un analizador. Los filamentos radiales centrales son ligeramente más brillantes en las direcciones diagonales. Los filamentos verticales y horizontales son oscuros.

Imágenes de una diatomea Aracnoidiscus.

Todas las imágenes fueron tomadas con luz blanca. El tamaño de la imagen es 190 μm × 190 μm. El retardo máximo es de 5 nm. La foto de la izquierda (a) muestra un caso con polarizador lineal cruzado y analizador. La imagen del medio (b) ilustra un caso con una placa de onda completa insertada en el camino óptico. La imagen de la derecha (c) muestra una imagen policromática de polarización con el brillo correspondiente al retardo y el tono que representa la orientación del eje principal (birrefringente).

También podemos cambiar los colores de Newton agregando una placa de onda completa (retraso ~550 nm), que también se conoce como placa de onda “sensible” o “roja”19. La imagen del medio (Fig. 2b) ilustra el resultado con polarizador y analizador cruzados y placa de onda completa agregada. Toda la imagen es violeta con un cambio de tono apenas visible en los filamentos diagonales centrales.

La imagen de la derecha (Fig. 2c) se tomó con un polscopio policromático. Muestra la imagen de la diatomea después de la resta del fondo. El brillo corresponde al retardo y el tono representa la orientación del eje lento. Los colores confirman que la estructura birrefringente de la diatomea tiene ejes principales orientados radialmente.

La técnica de polarización de luz policromática permite ver una imagen de polarización en color directamente y capturar la imagen instantáneamente, en tiempo real. Por lo tanto, permite alcanzar la mayor resolución temporal. Como se muestra, el polscopio policromático proporciona imágenes nítidas de estructuras de baja birrefringencia que se mueven rápidamente y hace visibles procesos rápidos acompañados de cambios de birrefringencia. En combinación con una fuente de luz pulsada, el nuevo microscopio debería permitir visualizar el desarrollo de los impulsos nerviosos, la propagación de las ondas de choque, etc.

Aplicamos con éxito la técnica de polarización policromática para obtener imágenes de varios tipos de rotíferos bdeloideos de rápido movimiento. Los rotíferos bdelloides son invertebrados microscópicos de agua dulce más conocidos por su capacidad de sufrir ciclos frecuentes de desecación y rehidratación en cualquier etapa de la vida, por su asexualidad a largo plazo, que se manifiesta en la ausencia de machos y meiosis, y por su capacidad para capturar material genético extraño. a niveles sin precedentes en los metazoos20. En la Fig. 3 se muestra una imagen en vivo del rotífero bdeloide Adineta vaga visible con un microscopio de luz polarizada policromática con un aumento de 20 x. Esta imagen de una hembra adulta enfatiza estructuras características como la faringe con un mastax que consiste en mandíbulas duras (trofos), un conjunto de músculos circulares y longitudinales, ovarios bilaterales con núcleos de ovocitos y el óvulo en desarrollo partenogenético.

Imagen policromática de polarización del rotífero bdelloide Adineta vaga.

El tamaño de la imagen es 283 μm × 283 μm.

La microscopía de luz polarizada se ha utilizado para el estudio de la malaria durante mucho tiempo21,22,23. Permite ver el pigmento palúdico, la hemozoína, que es un producto cristalino de la digestión de la hemoglobina por los parásitos. Al obtener imágenes directas de hemozoína, la microscopía de polarización no requiere agentes de contraste exógenos para diagnosticar la malaria. Puede resultar fácil de utilizar para el análisis de muestras frescas. Examinamos ratones infectados con Plasmodium yoelii, fijados y sin fijar. La imagen policromática de un frotis de sangre se muestra en la Fig. 4. Los gránulos de hemozoína de colores brillantes y birrefringentes son claramente visibles. Los pequeños gránulos de hemozoína están rodeados de grandes glóbulos rojos de color marrón. En una muestra nueva, los gránulos de hemozoína giran libremente y cambian de color según la orientación de su eje óptico. El hemozoin aparece como atractivas luces navideñas que parpadean con colores cambiantes.

Imagen policromática de polarización de un frotis de sangre de un ratón infectado con malaria.

El tamaño de la imagen es de 26 µm x 26 µm.

El polscopio policromático permite visualizar el colágeno sin necesidad de tinciones especiales o microscopía de segunda generación armónica. El colágeno comprende casi una cuarta parte de las proteínas del cuerpo humano. Comprender cómo se organiza el colágeno puede llevar a comprender cómo restaurar tejido sano en áreas afectadas por quemaduras, cicatrices, enfermedades, etc. La técnica policromática puede ser útil para cuantificar el grado de acumulación en las placas ateroscleróticas, identificando la organización del colágeno en fibrosis y medición de la progresión del tejido sintético en ingeniería de tejidos. El colágeno se revela con alta sensibilidad con secciones teñidas con hematoxilina y eosina (H&E) estándar.

La Figura 5 muestra un ejemplo de imagen policromática de polarización de una muestra histológica con tumores densos e invasión del estroma colágeno que los rodea. La muestra se tiñe con H&E. En la imagen, el estroma de colágeno arremolinado de color variable rodea los nidos de células cancerosas de color rosa. El brillo del estroma refleja la cantidad de retardo de las fibras de colágeno y el color representa la lenta orientación de su eje.

Imagen policromática de polarización de fibras de colágeno birrefringentes en tejido de cáncer de mama teñido con H&E.

El tamaño de la imagen es 660 μm × 867 μm.

La microscopía de luz polarizada se ha utilizado ampliamente en estudios del cerebro, por ejemplo, para examinar la integridad estructural de la pared de las arterias cerebrales24, los trayectos de los tractos de fibras de materia blanca en el cerebro humano25,26,27,28,29, la resistencia de la pared en los aneurismas cerebrales saculares30, secciones transversales cocleares sin teñir del ratón31, etc. Probamos un nuevo polscopio policromático para obtener imágenes del colículo superior en una sección del cerebro del ratón32. No se aplicó ningún tratamiento químico ni tinción a la muestra. La Figura 6 muestra una vista coronal de una sección del cerebro de 20 μm de espesor, que se ha cortado según un eje vertical para dividirla en parte delantera y trasera. Las células nerviosas aparecen en colores reales que revelan la orientación de las moléculas. El núcleo medial del cuerpo trapezoide es claramente visible.

Imagen policromática de polarización de un corte de cerebro de ratón.

El tamaño de la imagen es 2,9 mm × 2,1 mm.

Por supuesto, el uso del nuevo polscopio policromático no está restringido a aplicaciones biomédicas. La Figura 7 muestra una imagen en color real del mapa de Europa, creada mediante una nanoestructura birrefringente autoensamblada. La muestra fue fabricada mediante una técnica de nanoestructuración láser desarrollada por el prof. Grupo Peter Kazansky del Centro de Investigación en Optoelectrónica de la Universidad de Southampton33,34,35,36. El mapa de Europa se creó con el láser de femtosegundo dentro del sustrato de sílice fundida donde se escribieron territorios de diferentes países con diferente polarización del láser.

Imagen policromática de polarización de un mapa de Europa escrito con láser de femtosegundo dentro de vidrio de sílice fundida.

El tamaño de la imagen es 196 × 167 μm.

Las nanorejillas escritas manifiestan la forma birrefringencia. A diferencia de la birrefringencia intrínseca, que se debe a la anisotropía de moléculas orientadas, la birrefringencia de forma es causada por la alineación de conjuntos submicroscópicos de varillas cilíndricas delgadas o placas planas paralelas con índice de refracción diferente al medio circundante37,38. El conjunto de placas siempre se comporta como un cristal uniaxial negativo con su eje óptico perpendicular al plano de las placas. El conjunto de varillas se comporta como un cristal uniaxial positivo con su eje óptico paralelo a los ejes de las varillas. A modo de comparación, el cristal de cuarzo es un cristal uniaxial positivo. El signo de la birrefringencia indica si la forma de la forma estructural se acerca más a la de una varilla o a la de una placa. Se ha demostrado que la nanorejilla siempre actúa como un cristal uniaxial negativo39.

Dos parámetros de la birrefringencia, el retardo y la orientación lenta del eje, se pueden controlar de forma independiente durante el proceso de escritura. El eje lento está definido por la polarización del haz. El retardo es función de la fluencia del láser. El retardo depende también de la longitud de onda, la duración del pulso y el número de pulsos láser. El retardo se puede controlar con una precisión de aproximadamente 10 nm, mientras que el ángulo del eje lento se puede definir con unos pocos grados de precisión33,34,35,36. Las nanorejillas birrefringentes pueden soportar temperaturas de 1000 °C, lo que las hace ideales para archivar un gran volumen de información importante. También se demostró la capacidad de registrar y leer varias capas de información mediante nanorejillas36.

Hemos desarrollado el nuevo polscopio policromático que produce imágenes en color natural de estructuras birrefringentes con retardo <400 nm. Las imágenes birrefringentes en color real se capturan instantáneamente. El contraste se genera en cualquier orientación de la muestra. El polscopio policromático se puede emplear para estudiar fibras de colágeno en tejido canceroso, hemozoína cristalina en células infectadas con malaria, estructura cerebral, cilios en stentor, mastax, cilios y fibras musculares en rotíferos, bastones esqueléticos en Arbacia punctulata, fibras musculares y otolitos en pez cebra. cálculos renales, birrefringencia amiloide, etc.

El portaobjetos de microscopio Diatom Arachnoidiscus Ehrenbergi (serie de portaobjetos Turtox n.º B1.144 “Diatoms”) fue fabricado por General Biological Supply House, Inc. (Chicago, IL, EE. UU.). Utilizamos un microscopio óptico vertical Olympus BX61 (Olympus America, Center Valley, PA, EE. UU.) equipado con lente objetivo UPlanFl 40 x/0,75P y lámpara halógena de 100 W U-LH100-3-5. Todas las imágenes fueron tomadas con luz blanca sin ningún filtro. La imagen del medio (Fig. 1b) se tomó agregando una placa roja de onda completa de primer orden Olympus U-TP530. Las imágenes fueron capturadas con una cámara SLR de consumo Nikon D40 x (Nikon, Melville, NY, EE. UU.). El tamaño de la imagen es 190 μm × 190 μm.

Irina Arkhipova, del Laboratorio de Biología Marina (Woods Hole, MA, EE. UU.), proporcionó un espécimen vivo del rotífero bdeloide Adineta vaga. Utilizamos un microscopio óptico vertical Olympus BX61 (Olympus America, Center Valley, PA, EE. UU.) equipado con lente objetivo UPlanFl 20 x/0,50 P y lámpara halógena de 100 W U-LH100-3-5. La fotografía fue tomada con luz blanca y sin ningún filtro. Las imágenes fueron capturadas con la cámara Hamamatsu ORCA-3CCD C7780-20 (Hamamatsu Photonics, Japón). El tiempo de exposición fue de 5 ms. El tamaño de la imagen es 283 µm x 283 µm.

Photini Sinnis del Instituto de Investigación de Malaria Johns Hopkins (Baltimore, MD, EE. UU.) proporcionó un portaobjetos de microscopio con frotis de sangre de un ratón infectado con Plasmodium yoelii. Utilizamos un microscopio de luz invertida Olympus IX81 (Olympus America, Center Valley, PA, EE. UU.) equipado con lente objetivo UPlanFl N 100x/1.30 Oil P, lente de zoom 2 x y lámpara halógena de 100 W U-LH100-3-5. La fotografía fue tomada con luz blanca y sin ningún filtro. Las imágenes fueron capturadas con la cámara CCD Olympus DP73. El tamaño de la imagen es de 26 µm x 26 µm.

Richard Levenson del Centro Médico UC Davis (Sacramento, CA, EE. UU.) proporcionó el tejido de cáncer de mama teñido con H&E con fibras de colágeno birrefringentes. Utilizamos un microscopio de luz invertida Olympus IX81 (Olympus America, Center Valley, PA, EE. UU.) equipado con lente objetivo UPlanFL N 10 x/0,30 P y lámpara halógena de 100 W U-LH100-3-5. La fotografía fue tomada con luz blanca y sin ningún filtro. Las imágenes fueron capturadas con la cámara Hamamatsu ORCA-3CCD C7780-20 (Hamamatsu Photonics, Japón). El tamaño de la imagen es 660 μm x 867 μm.

Timothy Balmer, del Instituto de Neurociencia de la Universidad Estatal de Georgia (Atlanta, GA, EE. UU.), proporcionó un portaobjetos de microscopio con una sección de 20 μm de espesor de tronco cerebral coronal de ratón. Utilizamos un microscopio de luz invertida Olympus IX81 (Olympus America, Center Valley, PA, EE. UU.) equipado con lente objetivo UPlanFL 4 x/0,13, lente zoom 0,5 x y lámpara halógena de 100 W U-LH100-3-5. La fotografía fue tomada con luz blanca y sin ningún filtro. Las imágenes fueron capturadas con la cámara CCD en color Olympus DP73. El tamaño de la imagen es 2,9 mm x 2,1 mm.

Mindaugas Gecevicius y Martynas Beresna (Universidad de Southampton, Reino Unido) proporcionaron un portaobjetos de vidrio de sílice fundido con el mapa de Europa. Utilizamos un microscopio de luz invertida Olympus IX81 (Olympus America, Center Valley, PA, EE. UU.) equipado con lente objetivo UPlanFL 20 x/0,50 P y lámpara halógena de 100 W U-LH100-3-5. La fotografía fue tomada con luz blanca y sin ningún filtro. Las imágenes fueron capturadas con la cámara CCD en color Olympus DP73. El tamaño de la imagen es 196 × 167 μm.

Cómo citar este artículo: Shribak, M. Microscopio de polarización policromática: trayendo colores a un mundo incoloro. Ciencia. Rep. 5, 17340; doi: 10.1038/srep17340 (2015).

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Descargar referencias

El autor agradece a Shinya Inoué del Laboratorio de Biología Marina (Woods Hole, MA) por sus útiles debates y estímulo. Agradecemos a los siguientes colegas por proporcionarnos muestras: James LaFountain de la Universidad Estatal de Nueva York (Buffalo, NY) por diatomeas, Irina Arkhipova del Laboratorio de Biología Marina (Woods Hole, MA) por rotíferos, Richard Levenson de UC Davis Medical Center (Sacramento, CA) para tejido de cáncer de mama, Photini Sinnis del Instituto de Investigación de Malaria Johns Hopkins (Baltimore, MD) para muestras de malaria, Timothy Balmer del Instituto de Neurociencia de la Universidad Estatal de Georgia (Atlanta, GA, EE. UU.) para muestras de cerebro de ratón, Mindaugas Gecevicius y Martynas Beresna (Universidad de Southampton, Reino Unido) por el mapa nanoestructurado de Europa escrito en vidrio de sílice fundido. Esta publicación fue posible gracias a la subvención número R01-GM101701 del Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales, Institutos Nacionales de Salud. Su contenido es responsabilidad exclusiva del autor y no necesariamente representa las opiniones oficiales del Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales o de los Institutos Nacionales de Salud.

Laboratorio de Biología Marina, 7 MBL St, Woods Hole, 02543, MA, EE. UU.

Michael Shribak

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Shribak, M. Microscopio de polarización policromática: trayendo colores a un mundo incoloro. Representante científico 5, 17340 (2015). https://doi.org/10.1038/srep17340

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Recibido: 13 de julio de 2015

Aceptado: 28 de octubre de 2015

Publicado: 27 de noviembre de 2015

DOI: https://doi.org/10.1038/srep17340

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