Les scientifiques développent des outils pour observer la machinerie biologique dans des modèles animaux in vivo afin de pouvoir comprendre et mieux traiter les maladies cérébrales graves comme la maladie d'Alzheimer et de nombreuses autres affections. Les endoscopes holographiques ont suscité l'intérêt des chercheurs en raison de leur potentiel à effectuer des observations minimalement invasives à l'intérieur du corps humain.

Ces outils peuvent éclairer les processus biologiques se déroulant aux niveaux macromoléculaire et subcellulaire, qui restent généralement cachés à la vue car la plupart des tissus sont opaques au rayonnement visible. Dans Photonique APL , des chercheurs de l'Institut Leibniz de technologie photonique en Allemagne ont créé un endoscope particulièrement étroit fait de fibres optiques simples comme des cheveux qui utilise des méthodes holographiques pour reconstruire des images d'objets macroscopiques placés devant l'extrémité de l'endoscope.

« Nous avons été agréablement surpris de constater que la qualité de l'imagerie était bien maintenue à des distances d'imagerie plus grandes, même pour les objets placés à un demi-mètre de l'endoscope, ", a déclaré l'auteur Ivo Leite. "Nous nous attendions à ce que le faible nombre de photons collectés dans cette plage entraîne un bruit de détection beaucoup plus élevé."

Les efforts d'imagerie à l'aide d'endoscopes à fibres multimodes se concentraient auparavant sur des distances de travail généralement inférieures à 20 micromètres pour résoudre les détails à l'échelle micrométrique. Cela limite le champ de vision à la taille du cœur de la fibre.

Les chercheurs ont amené l'opération d'imagerie à l'observation d'objets macroscopiques, qui peut être placé loin de l'endoscope. Les chercheurs ont augmenté les performances d'imagerie en termes de définition d'image à 100, 000 pixels par cadre d'image, un ordre de grandeur plus grand que les endoscopes holographiques précédents et atteignant la définition des endoscopes vidéo modernes.

Leurs efforts ouvrent la voie à l'introduction de cette classe d'endoscopes peu invasifs dans les applications cliniques. La modalité d'imagerie macroscopique présentée dans cette étude sera essentielle pour analyser les échantillons biologiques à l'échelle du tissu, tout comme le font les endoscopes cliniques conventionnels, ainsi que pour guider l'insertion de l'instrument.

Une fois qu'une région d'intérêt est identifiée, la séquence d'hologramme affichée par le modulateur spatial de lumière peut être mise à jour pour changer la modalité d'imagerie et effectuer des observations aux niveaux cellulaire et subcellulaire.

« Le potentiel d'une telle flexibilité dans l'opération d'imagerie à travers le même endoscope non modifié est une caractéristique unique qui, nous croyons, les endoscopes holographiques pourraient bientôt offrir, " a déclaré l'auteur Tomas Cizmar.

Les méthodes de contrôle de la lumière des chercheurs pourraient être utilisées pour fournir pratiquement n'importe quel type d'outil photonique à travers un endoscope ultrafin, qui pourraient avoir des applications dans divers domaines, comme la transfection optique, chirurgie laser subcellulaire, et la microfabrication assistée par laser.