Los investigadores Takuma Nakamura, Kazuki Hashimoto y Takuro Idiguchi del Instituto de Ciencia y Tecnología de Fotones de la Universidad de Tokio han aumentado 100 veces la tasa de medición de la espectroscopia Raman, una técnica común para medir la “huella vibratoria” de las moléculas. Para identificarlos. Dado que la tasa de medición ha sido un factor limitante importante, esta mejora ha contribuido a avances en muchos campos que dependen de la identificación de moléculas y células, como el diagnóstico biomédico y el análisis de materiales. Los resultados fueron publicados en la revista. Ciencia ultrarrápida.
La identificación de diferentes tipos de moléculas y células es un paso importante tanto en la ciencia básica como en la aplicada. La espectroscopia Raman es una técnica de medición ampliamente utilizada para este propósito. Cuando se proyecta un rayo láser sobre moléculas, la luz interactúa con las vibraciones y rotaciones de los enlaces moleculares, cambiando la frecuencia de la luz dispersada. Los espectros de dispersión medidos de esta manera son la “huella vibratoria” única de una molécula.
“La medición es la base de la ciencia y, como tal, nos esforzamos por lograr el mayor rendimiento en nuestros sistemas de medición. En particular, nos esforzamos por superar los límites de la medición óptica”, afirma Ideguchi, investigador principal del estudio Dedicated.
Dado que la espectroscopia Raman es una técnica de medición ampliamente utilizada, se han realizado muchos intentos para mejorarla. Uno de sus principales factores limitantes es su velocidad de medición, lo que le impide “seguir el ritmo” de la velocidad de cambio en algunas reacciones químicas y físicas. El equipo se propuso mejorar las tasas de medición construyendo un sistema desde cero.
“Llevaba más de diez años dándole vueltas a esta idea y no había podido poner en marcha el proyecto”, afirma Ideguchi. “Fue un sistema láser nuevo y mejor que desarrollamos hace unos años lo que finalmente hizo posible el desarrollo”.
Aprovechando su experiencia en óptica y fotónica, los investigadores combinaron tres componentes: espectroscopia Raman coherente, una versión de la espectroscopia Raman que supera a la espectroscopia Raman espontánea tradicional, un láser de pulso ultracorto especialmente diseñado y el uso de elementos ópticos que producen una señal más fuerte que el tiempo. -tecnología de estiramiento. Como resultado, lograron una velocidad de medición de 50 MSpectra/s (megaspectra/s), un aumento de 100 veces con respecto a la medición más rápida de 50 kSpectra/s (kilospectra/s). Ideguchi describe el enorme potencial de esta mejora.
“Planeamos aplicar nuestro espectrómetro a la microscopía, permitiendo la captura de imágenes 2D o 3D con espectros de dispersión Raman. Además, combinamos esta tecnología con microfluidos para su uso en citometría de flujo. Visualización de imágenes químicas y espectroscopia de biomoléculas en células o tejidos. “
