Microscopia holográfica dá vida tridimensional para pesquisas no IF

Publicado em Ciências, USP Online Destaque por em

Foto: Divulgação
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Holograma de hemácias (aumento de 40x) em detalhe.

Enquanto a microscopia comum é usada para visualizar coisas muito pequenas, a holografia permite enxergá-las em terceira dimensão. A união dessas descobertas tecnológicas trouxe ao Laboratório de Óptica e Sistemas Amorfos do Instituto de Física (IF) da USP uma ferramenta poderosa na análise de materiais por meio de transmissão ou reflexão.

Esta técnica se baseia na gravação de hologramas de objetos com microestruturas através de um dispositivo digital (câmera CCD) e na reconstrução dos respectivos hologramas através de números. O microscópio portátil, então, utiliza hologramas no lugar de lentes.

A holografia foi descoberta em 1948 pelo britânico Denis Gabor, todavia ficou esquecida até o surgimento do laser na década de 60. “Uma das propriedades do laser é ser uma luz muito coerente na qual todas as ondas se movimentam de forma organizada. Com isso, é possível visualizar essas imagens tridimensionais”, explica o professor Mikiya Muramatsu, coordenador do laboratório.

Quando foi inventada, ela registrava as imagens em placas a serem reveladas posteriormente, um processo muito trabalhoso, em que o produto final era gravado em cristais fotorrefrativos. Quando uma luz é lançada sobre estes cristais, é possível registrar a modulação e a variação da iluminação.

Hologramas são formados quando a luz que se reflete sobre a superfície – ou atravessa um objeto tridimensional – é guiada para interferir com o chamado feixe de referência, um feixe de luz que não tenha atingido o objeto. No início, os hologramas eram usados apenas nas artes em composições de imagens aparentemente reais, com o sentido de profundidade ausente nas fotografias e pinturas.

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Seleção de uma região da imagem 2D do mapa de fase, à esquerda, e imagem pseudo-3D de uma célula isolada, à direita

No Laboratório, a microscopia holográfica é recurso para pesquisas de morfologia (estudo da forma e estrutura) de objetos muito pequenos. Nesse caso, a técnica utilizada é digital: a imagem é disponibilizada com o auxílio de softwares por algorítimos que possibilitam a reconstrução holográfica do objeto na tela do computador.

Com esse método, são estudadas hemácias e células diversas, vasos, e microcirculações, principalmente na área da saúde. No entanto, existem muitas outras aplicações, já que ela funciona muito bem para objetos na ordem do micrômetro (mícron, 0,001mm).

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Mapa de fase 2D de agregados de β2glicoproteína I (monômeros) após secagem em lâmina de vidro.

O princípio geral da microscopia holográfica é conhecido mundialmente, e no IF Muramatsu explica que “a busca foi pelas áreas que requisitassem a aplicação da técnica. Assim, o Laboratório desenvolve trabalhos em parceria com pesquisadores cubanos que se destacam na elaboração de softwares; com a Faculdade de Odontologia (FO), para estudar a deformação da arcada dentária no processo de mastigação; e com a Faculdade de Ciências Farmacêuticas (FCF) da USP.

Segundo o professor, muitas vezes as amostras necessitam de uma preparação muito delicada para serem visualizadas em microscópios comuns, o que não acontece na microscopia holográfica digital. Não é necessário adicionar corantes, por exemplo, para aumentar o contraste da imagem.

O Grupo também dedica-se a estudar alguns tipos de doença que são negligenciadas principalmente nos países tropicais, como a Doença de Chagas, cuja evolução a holografia é capaz de identificar.

Arte e Ciência no Parque

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O Laboratório não se restringe às pesquisas, desenvolvendo ainda um projeto de divulgação científica desde 2007. O objetivo do Arte e Ciência no Parque é popularizar a ciência e tecnologia, levando o que acontece na Universidade para fora da academia. Alunos de graduação e pós-graduação realizam experimentos de física e ciências, em geral para o público leigo, especialmente para crianças e jovens.

De acordo com o professor, existe uma crise mundial na educação que identifica o afastamento dos estudantes das áreas de ciências exatas e biológicas, o que é um contrassenso já que toda a tecnologia é baseada em princípios físicos e engenharia.

No programa, também são oferecidas oficinas para professores e alunos , em busca de traduzir a linguagem científica para a escolar. O projeto já tem 7 anos e já atendeu mais de 80 mil visitantes. O objetivo primário não é lecionar, e sim despertar a curiosidade do público pelas ciências tradicionais.

Mais informações: email mmuramat@if.usp.br, site http://cienciasusp.com/arteciencia

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