Metasuperficie ultradelgada podría llevar imágenes cuantitativas de fase a dispositivos portátiles

Las imágenes en el punto de atención suelen depender de sistemas ópticos voluminosos que tienen dificultades para visualizar células y tejidos casi transparentes sin tinción. Estas limitaciones pueden retrasar el diagnóstico y restringir su uso junto al paciente o en entornos con recursos limitados. Aunque los métodos basados en fase pueden revelar detalles morfológicos importantes, los sistemas convencionales suelen sacrificar precisión a cambio de velocidad y tamaño compacto.

Investigadores han desarrollado ahora un enfoque basado en una metasuperficie ultradelgada diseñada para captar información cuantitativa de fase mediante sensores más pequeños, lo que favorece el desarrollo de dispositivos clínicos de imagen más compactos.

Investigadores del Centro de Excelencia del Consejo Australiano de Investigación para Sistemas Metaópticos Transformadores (TMOS), que trabajan en la Universidad RMIT y la Universidad de Melbourne, han creado una metasuperficie compatible con la microscopía cuantitativa de fase (QPM). El dispositivo permite obtener imágenes de objetos microscópicos que son casi invisibles para la óptica convencional basada en intensidad. Está diseñado para facilitar sistemas compactos y desplegables de obtención de imágenes para entornos clínicos y de investigación.

La metasuperficie es «no local», lo que significa que procesa la imagen completa en lugar de redirigir rayos individuales como una lente. Como puede colocarse directamente delante de la muestra, reduce los requisitos de espacio y alineación. Integra múltiples elementos nanoestructurados en una única superficie ultradelgada para proporcionar información de contraste de fase con un movimiento mínimo del hardware.

La microscopía cuantitativa de fase (QPM) requiere medir los gradientes de fase en dos direcciones perpendiculares. Los enfoques convencionales suelen obtener estas mediciones girando elementos ópticos o intercambiando componentes, lo que añade tiempo y complejidad al flujo de trabajo de obtención de imágenes.

El nuevo diseño integra dos conjuntos de nanoestructuras selectivas por longitud de onda en una sola superficie, lo que permite alternar entre mediciones ortogonales simplemente cambiando la longitud de onda de iluminación. Los investigadores también incorporaron contraste de fase diferencial para reducir el ruido y mejorar los mapas de fase reconstruidos.

Publicado en Nanophotonics el 1 de julio de 2026, el enfoque busca simplificar los flujos de trabajo de obtención de imágenes para enfermedades en las que la forma y los patrones de crecimiento celular tienen relevancia clínica, entre ellas la enfermedad de células falciformes, el cáncer y los trastornos neurodegenerativos.

Los investigadores señalan que los desafíos a corto plazo incluyen el costo del hardware de apoyo y de la fabricación, así como la necesidad de una iluminación de doble longitud de onda ajustada con precisión. También están explorando su integración en microscopios comerciales mediante un diodo emisor de luz infrarroja.