Un microscopio de 3 dólares que se conecta a teléfonos móviles

Un pequeño microscopio digital que sólo cuesta unos pocos dólares se puede conectar a un teléfono móvil y realizar diagnósticos médicos básicos que normalmente requerirían el uso de costosos equipos de laboratorio. El microscopio, que no usa lentes, ahorra en cuanto a coste y peso gracias al uso de algoritmos para obtener más información a partir de las imágenes. El dispositivo puede generar recuentos sanguíneos e identificar células enfermas y bacterias a partir de imágenes simples enviadas a través de un cable USB a un teléfono móvil equipado con software para el proceso de los datos. La última versión del microscopio integra un método de contraste basado en interferencia para proporcionar imágenes de mejor calidad, además de información de diagnóstico.

Los investigadores encargados de desarrollar el dispositivo esperan que proporcione mejores diagnósticos médicos en aquellas partes del mundo donde los teléfonos móviles son frecuentes, pero el acceso a los costosos equipos de diagnóstico clínico no lo es. Incluso los teléfonos móviles básicos tienen hoy día una capacidad de procesamiento que se puede utilizar para analizar imágenes de los frotis de sangre y otras muestras sobre el terreno, lo que permite a un paciente obtener el fármaco correcto contra la tuberculosis de forma más rápida, y permite a los proveedores de atención de salud identificar cepas resistentes a los fármacos también más rápidamente. Lo que diferencia al nuevo microscopio de otros intentos por integrar el diagnóstico óptico con los teléfonos móviles es el hecho de haber conseguido que sea lo más simple y barato posible. Esto significa la eliminación de las costosas lentes, y el uso de software para obtener información médica a partir de imágenes borrosas.

El dispositivo fue creado por investigadores dirigidos por Aydogan Ozcan, profesor de ingeniería eléctrica y biomédica de la UCLA. Sólo tiene dos componentes clave de hardware: un diodo emisor de luz para iluminar la muestra y un chip sensible a la luz. Estos componentes tienen un coste de alrededor de 30 a 40 centavos. Las diapositivas manchadas con muestras se cargan en el microscopio a través de un pequeño cajón que se encuentra entre el LED y el sensor de luz. Un puerto USB transporta energía y datos entre el punto de observación y el teléfono móvil. El diminuto microscopio mide entre unos seis centímetros de altura por cuatro centímetros en cada lado, y pesa sólo 46 gramos.

Dado que el microscopio no tiene lentes, no magnifica las imágenes. Sin embargo, es capaz de obtener resolución por debajo de dos micrómetros, y proporciona imágenes tan claras como las de un microscopio 40X convencional. Esto es posible gracias al software de procesamiento de imágenes. "El aspecto digital lo compensa todo", afirma Ozcan. Al tiempo que la luz del LED pasa a través de un determinado tipo de célula, la luz se curva o difracta de forma característica, dependiendo del tamaño de la célula, la forma y el índice de refracción. Los datos recogidos por el chip sensible a la luz se llevan a un teléfono móvil para su análisis. Ozcan ya ha demostrado con anterioridad la ejecucion de un software en el teléfono que consulta una colección de firmas de difracción características de determinados tipos de células y bacterias para identificar y contar las células en la muestra.

El hecho de no usar lentes elimina gastos, explicó Wilbur Lam, oncólogo pediatra del Hospital Infantil de la Universidad de California, en San Francisco, aunque aquellos médicos acostumbrados a ver imágenes por el microscopio exigirán una mejor calidad de imagen. "Los médicos son conservadores", afirma. Lam está trabajando con un grupo de ingenieros dedicados a la integración de la microscopia convencional, basada en lentes, con los teléfonos móviles.

Los investigadores de UCLA están mejorando la calidad de las imágenes tanto con el uso de software como de hardware. "Con un tipo de procesamiento más avanzado, podemos hacer análisis más detallados y extraer imágenes de las sombras con una resolución lo suficientemente aceptable como para mostrar características subcelulares", afirma Ozcan.

El grupo de UCLA también ha creado una nueva versión del microscopio que integra un truco óptico utilizado para mejorar el contraste de imagen en los microscopios convencionales. Este método, llamado contraste de interferencia diferencial, utiliza un prisma para dividir el haz de luz en dos haces con distintas polarizaciones antes de pasar a iluminar la muestra, y un segundo prisma para recombinarse después pasar por la muestra. La combinación de los dos haces produce una imagen con un contraste mejorado. Este método hace que sea posible ver muchos tipos de bacterias transparentes sin tener que usar manchas. Añadir la interferencia de contraste a un microscopio convencional cuesta cerca de 1.000 dólares, puesto que cada uno de los prismas debe ser cuidadosamente alineado con las lentes. El método de UCLA es holográfico, y en efecto genera dos imágenes de cada célula, cada una realizada con luz de polarización distinta. Estas imágenes se procesan y se recombinan para obtener más información a partir de una muestra y para producir un mejor contraste.

En el microscopio de UCLA, los elementos de contraste de fase se pueden añadir y quitar a través del mismo pequeño cajón donde se carga la muestra puesto que no hay otros elementos con los que realizar la alineación. El único coste de materiales es el de los 2 dólares de los prismas, unas películas de cristal de cuarzo de 100 micrómetros de espesor, lo que sube el coste total del dispositivo a cerca de 3 dólares.

Ozcan está trabajando en la actualidad con una startup llamada Holoscope, con sede en Santa Mónica, California, para desarrollar el microscopio. Afirma que la empresa desarrollará los microscopios lo largo de dos líneas, una para el mercado educativo y otra para la realización de hemogramas completos.

Fuente: Technology Review