Un filtro ottico al servizio della medicina
Un team composto da ricercatori del Politecnico di Milano, del Consiglio nazionale delle ricerche con l’Istituto di fotonica e nanotecnologie (Cnr-Ifn) e l’Istituto di ricerca genetica e biomedica di Milano (Cnr-Irgb), della start-up Specto Photonics e di Humanitas, ha sviluppato un innovativo filtro ottico birifrangente che permette di misurare con precisione sempre migliore l’elasticità di strutture sub-cellulari come i tessuti ossei.
L’obiettivo ora è quello di poter fornire uno strumento che permette di misurare proprietà meccaniche in tessuti opachi, fino ad oggi inaccessibili con le tecniche convenzionali.
Giuseppe Antonacci, Specto Photonics
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Il dispositivo viene applicato alla spettroscopia Brillouin, una avanzata tecnica ottica che consente di misurare, su scala microscopica e senza contatto fisico, le proprietà meccaniche della materia organica e inorganica. Ad oggi l’impiego della spettroscopia Brillouin è ancora limitato perché si basa sulla rivelazione di un segnale ottico debolissimo, che purtroppo è sovrastato da disturbi ottici circa 1 miliardo di volte più forti che dunque ne ostacolano la rivelazione. Tali disturbi sono inevitabilmente dovuti alla luce utilizzata per eccitare del campione e sono ancora più forti quando il materiale è torbido.
Per superare questo ostacolo, il team ha ideato e messo a punto un filtro ottico innovativo, denominato Birefringence-Induced Phase Delay (BIPD), le cui proprietà sono descritte in un articolo pubblicato su Nature Communications.
Questo filtro, estremamente compatto, è in grado di sopprimere con un livello di attenuazione senza precedenti i forti disturbi dovuti alla luce di eccitazione. Grazie al filtro, è stato possibile finalmente acquisire immagini ad alta risoluzione delle proprietà elastiche di vari campioni dove i disturbi ottici sono solitamente dominanti, come ad esempio i tessuti ossei.
Cristian Manzoni, ricercatore del Cnr-Ifn
Un primo test è stato effettuato su un modello sperimentale affetto da osteopetrosi, una rara malattia genetica caratterizzata da una densità ossea maggiore rispetto alla norma: il filtro BIPD ha permesso di osservare finalmente le significative alterazioni delle proprietà meccaniche presenti nel tessuto osseo su scala micrometrica.
Si è trattato di un importante passo avanti verso l’uso sempre più diffuso della spettroscopia Brillouin in applicazioni cliniche e diagnostiche
Giulio Cerullo, docente del Politecnico di Milano