La UB lidera la construcció dʼun microscopi de butxaca dʼalta resolució

Daniel Prades i Ángel Diéguez són els investigadors de la UB que han liderat el projecte.
Daniel Prades i Ángel Diéguez són els investigadors de la UB que han liderat el projecte.
Recerca
(09/03/2021)

Un equip internacional liderat per investigadors de la Universitat de Barcelona ha creat el microscopi dʼalta resolució més petit i econòmic que existeix fins ara. Per construir-lo, els experts han desenvolupat uns nous nano-LED que actuen com a font dʼil·luminació i que determinen la resolució del microscopi sense necessitat dʼutilitzar lents. Lʼequip ha impulsat una start-up i ha començat un nou projecte europeu per portar aquesta tecnologia al mercat.

Daniel Prades i Ángel Diéguez són els investigadors de la UB que han liderat el projecte.
Daniel Prades i Ángel Diéguez són els investigadors de la UB que han liderat el projecte.
Recerca
09/03/2021

Un equip internacional liderat per investigadors de la Universitat de Barcelona ha creat el microscopi dʼalta resolució més petit i econòmic que existeix fins ara. Per construir-lo, els experts han desenvolupat uns nous nano-LED que actuen com a font dʼil·luminació i que determinen la resolució del microscopi sense necessitat dʼutilitzar lents. Lʼequip ha impulsat una start-up i ha començat un nou projecte europeu per portar aquesta tecnologia al mercat.

En el marc del projecte europeu ChipScope, lʼequip de recerca ha desenvolupat un nou tipus de microscopi òptic dʼalta resolució i de la mida dʼun xip. Aquest microscopi, basat en nano-LED de 200 nm, permetria observar alguns virus i diversos processos cel·lulars en temps real i sense els inconvenients de les tècniques dʼalta resolució actuals. El prototip sʼha desenvolupat a un preu de prop de 1.500 euros, però aquest cost es pot reduir a unes poques desenes dʼeuros quan es produeixi a gran escala, ja que es basa completament en tecnologies microelectròniques convencionals.

ChipScope sʼha plantejat una forma de microscòpia diferent de la convencional, en què la resolució depèn de la mida de la font dʼil·luminació i no pas del sistema de detecció. És a dir, en lloc dʼuna sola font de llum —com tenen els microscopis convencionals—, sʼhan utilitzat milions de fonts de llum en miniatura. «El repte tecnològic ha estat desenvolupar nano-LED de 200 nm ordenats formant una matriu. La seva activació seqüencial i independent permet determinar la posició de lʼobjecte observat i seguir-lo en temps real», explica Ángel Diéguez, coordinador del projecte i professor del Departament dʼEnginyeria Electrònica i Biomèdica i membre de lʼInstitut de Nanociència i Nanotecnologia de la Universitat de Barcelona (IN2UB). Amb aquesta recerca sʼha pogut demostrar que aquesta nova forma de microscòpia funciona i ofereix una resolució que depèn principalment de la mida dels LED utilitzats.

El nou microscopi sʼha testat amb diverses mostres, a partir de les quals sʼhan captat imatges cel·lulars de fibrosi pulmonar idiopàtica (IPF), una patologia crònica pulmonar relacionada amb lʼedat que afecta els humans i causa mig milió de morts cada any.

ChipScope sʼha desenvolupat al llarg de quatre anys i sʼha finançat amb 3,75 milions dʼeuros dins de la convocatòria europea Future and Emerging Technologies (FET Open). En el projecte, a més de la Universitat de Barcelona, hi han participat la Universitat Tècnica Carolo Wilhelmina de Brunsvic (Alemanya), la Universitat Tor Vergata de Roma, lʼempresa Expert Ymaging (Barcelona), lʼInstitut Austríac de Tecnologia, la Universitat Mèdica de Viena i la Fundació Suïssa per a la Recerca en Microtecnologia.

 

Exportar la nova tecnologia al mercat

Com a continuació de la tasca realitzada amb ChipScope, lʼequip de la Universitat de Barcelona lidera SMILE, un nou projecte que té com a propòsit desenvolupar instruments de microil·luminació basats en la tecnologia que sʼha creat a ChipScope. «És un pas més per aconseguir portar aquesta nova tecnologia a un mercat encara més ampli», explica lʼinvestigador de la UB Daniel Prades, que coordina SMILE. 

Lʼobjectiu ara serà desenvolupar matrius de micro-LED (dʼuns 10 µm) que proporcionaran una major intensitat lumínica i que es podran integrar en sistemes dʼinstrumentació optoelectrònica estàndard. Dʼaquesta manera, sʼaconseguirà una plataforma dʼil·luminació escalable en termes de nombre de píxels, intensitat i velocitat, i molt més flexible que les solucions actuals. A més, en combinació amb sistemes de conversió de color, la nova eina podrà operar en diferents longituds dʼona i tindrà aplicació més enllà de la microscòpia, com ara en el control de reaccions químiques i biològiques.

Per adaptar el desenvolupament dʼaquesta tecnologia a les necessitats del mercat, a SMILE hi participa un grup dʼusuaris finals format per multinacionals, petites empreses i centres de recerca de diverses branques. Aquests usuaris sʼencarregaran de les proves experimentals finals en els camps de la fabricació de xips de DNA, la fotolitografia, lʼoptogenètica, la fluorimetria dʼalt rendiment i la microscòpia hologràfica.

El nou projecte ha obtingut prop de 2 milions dʼeuros de finançament en dos anys de la convocatòria EIC Transition to Innovation Activities, que sʼatorga a tecnologies prometedores dins del programa europeu FET-Proactive (FETPROACT-EIC-06-2019).

Finalment, amb el propòsit de dur al mercat aquests resultats, sʼha creat la start-up QubeDot GmbH, establerta a Brunsvic (Alemanya), que té com a missió comercialitzar la tecnologia de matrius de nano-LED.