Interacción no lineales de luz con tejidos orgánicos
Date
2008
Authors
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Publisher
Benemérita Universidad Autónoma de Puebla
Abstract
La presente investigación aborda el diseño instrumental, la caracterización óptica y la evaluación experimental de la viabilidad de los láseres de fibra óptica como fuentes de excitación en microscopía óptica no lineal, enfocándose primordialmente en la generación de tercer armónico como mecanismo biofotónico para la reconstrucción de imágenes tridimensionales de tejidos biológicos sin marcadores exógenos. En el ámbito de las ciencias biomédicas, las técnicas ópticas no lineales han transformado el diagnóstico celular y tisular al sortear las limitaciones de la microscopía convencional, permitiendo una mayor penetración en profundidad y eliminando la necesidad de tinciones o fluoróforos químicos que alteran la viabilidad celular. El trabajo contextualiza este avance a través de su trayectoria histórica: parte de las formulaciones teóricas de Maria Göppert-Mayer en los años treinta sobre absorción y transiciones cuánticas multifotónicas, recorre los primeros desarrollos de microscopía de segundo armónico introducidos por Sheppard y Kompfner hacia finales de los setenta, y culmina en la consolidación de la microscopía de barrido por fluorescencia de dos fotones impulsada por Denk, Strickler y Webb mediante láseres de titanio-zafiro.
En el plano físico y fenomenológico, la microscopía basada en la generación de armónicos ópticos presenta ventajas diagnósticas sobresalientes. Mientras que el segundo armónico se encuentra restringido estrictamente a medios desprovistos de centrosimetría, la generación de tercer armónico aprovecha la susceptibilidad no lineal de tercer orden que exhibe la materia en general, resultando extraordinariamente sensible a las interfaces, bordes e inhomogeneidades estructurales internas de las muestras. No obstante, las fuentes comerciales convencionales de pulsos ultrarrápidos resultan voluminosas y de elevado costo de adquisición y mantenimiento. Para mitigar esta barrera tecnológica, el núcleo metodológico propone el empleo de un láser anular de fibra óptica dopada con erbio que emite en la región infrarroja, caracterizando su perfil de intensidad espacial mediante la técnica de la navaja y determinando la respuesta óptica no lineal en cortes histológicos murinos a través del método de barrido en el eje de propagación.
Para la generación de tercer armónico, el dispositivo se configuró bajo un esquema de amarre de modos activo, produciendo trenes de pulsos de corta duración en la longitud de onda infrarroja con frecuencias de repetición del orden de los megahercios. Al enfocar esta radiación sobre un medio biológico consistente en un frotis de sangre de rata con respuesta óptica no lineal positiva, el sistema experimental logró discriminar y detectar con éxito la emisión del tercer armónico en el espectro verde visible. Pese a las restricciones operativas asociadas a potencias pico moderadas y a un estado de polarización de salida no estabilizado en la fibra, los resultados experimentales demuestran la funcionalidad del arreglo. Con ello, el resumen y la introducción sientan las bases instrumentales y metodológicas para consolidar sistemas de microscopía no lineal compactos, económicos y de alta resolución orientados al monitoreo dinámico de tejidos vivos.