A tecnologia inovadora de observação de células que possibilitou o design compacto do CM20

Um dispositivo inovador que torna a cultura de células mais inteligente

O sistema de monitoramento de incubação CM20 da Olympus (Figura 1) permite observar remotamente a integridade das culturas de células em uma incubadora sem entrar na sala limpa. O seu desenho fino e compacto encaixa dentro da maioria das incubadoras de tamanho padrão, eliminando a necessidade de preparar uma incubadora especial. Além disso, possui uma superfície plana, permitindo que você coloque e observe frascos grandes e altos, como balões de vidro multicamadas. Para conseguirmos este design compacto, desenvolvemos um sistema óptico inovador e patenteado, conhecido como iluminação episcópica oblíqua.

Figura 1. Sistema de monitoramento de incubação CM20
 

Projetando um monitor de cultura de células compacto

Os dispositivos de monitoramento de incubação que podem observar o recipiente inteiro são geralmente grandes e ocupam um espaço significativo dentro da incubadora. Consequentemente, deve ser preparado um ambiente especial ou uma nova incubadora.

A tecnologia por trás da iluminação episcópica oblíqua

A nossa tecnologia de iluminação episcópica oblíqua possibilitou a observação de amostras transparentes e permitiu reduzir o tamanho do nosso sistema de monitoramento de incubação (Figura 3). Esta tecnologia é única, uma vez que a iluminação oblíqua usa a luz refletida da parte superior do recipiente (por exemplo, parte superior do balão de vidro, tampa de um poço ou placa de Petri). Consequentemente, o sistema óptico de observação e a óptica de iluminação, incluindo a fonte de luz, podem ser colocados dentro do dispositivo. Esta configuração suprime a necessidade de um dispositivo de transiluminação convencional com um suporte (Figura 3) e permitiu tornar plana a superfície superior do dispositivo. O dispositivo CM20 é o sistema de monitoramento de incubação mais fino* da indústria, com apenas 55 mm (2,16 pol.) (sem um suporte de recipiente). O seu tamanho compacto permite aos usuários instalá-lo na sua incubadora atual, mesmo com espaço limitado (Figura 4).

Figura 3. Comparando o tamanho do microscópio de cultura de células convencional (esquerda) e o sistema CM20 (direita). Desde a vista lateral, você pode ver claramente o quão compacto o sistema CM20 é em comparação a uma configuração convencional
 

Figura 4. Sistema CM20 instalado dentro da incubadora
 

Configuração do dispositivo e imagens capturadas

A iluminação transmitida é geralmente usada para iluminação oblíqua, mas a nossa iluminação episcópica oblíqua emite luz a partir da lateral da lente objetiva. As luzes irradiadas da fonte de luz na lateral da lente objetiva refletem na parte superior do recipiente. A luz refletida penetra na amostra no ângulo acima do eixo óptico da lente objetiva e a luz transmitida que percorre a amostra é projetada com a lente objetiva (Figura 5). O nosso sistema CM20 alinha sempre o ângulo de incidência na amostra com a AN da objetiva. Isto cria as mesmas condições que a iluminação oblíqua, permitindo visualizar facilmente amostras transparentes como células com contraste (Figura 6).

Figura 5. Configuração da iluminação episcópica oblíqua (vista lateral)
 

Figura 6. Imagens capturadas usando iluminação episcópica oblíqua
 

Compatível com vários tipos de recipientes

As nossas novas ópticas de iluminação são compatíveis com vários tipos de recipientes. A luz de iluminação está próxima do exterior para recipientes altos e próxima do interior para recipientes baixos (Figura 7). Para evitar que a superfície da parede do recipiente afete as condições de iluminação, as fontes de luz estão dispostas em duas direções: superior e inferior. São mantidas condições de iluminação estáveis graças à iluminação a partir da fonte de luz inferior durante a formação de imagem da metade superior do recipiente, e graças à iluminação a partir da fonte de luz superior durante a formação de imagem da metade inferior do recipiente (Figura 8).

Outra vantagem da iluminação episcópica oblíqua é a possibilidade de realizar a observação quando vários recipientes estão empilhados, uma vez que é usada a luz refletida da parte superior do recipiente. Além disso, é possível realizar a observação com recipientes grandes, como balões de vidro multicamadas, superando um desafio comum dos microscópios convencionais (Figura 9).

Figura 7. As ópticas de iluminação são compatíveis com recipientes altos e baixos (vista lateral)
 

Figura 8. Formação de imagem da metade inferior do recipiente
 

Figura 9. Múltiplos recipientes de cultura de células empilhados em um monitor CM20
 

Conclusão

Com o desenvolvimento da iluminação episcópica oblíqua, a Olympus conseguiu conceber um dispositivo de monitoramento compacto e plano que pode observar toda a superfície de um recipiente. Esta inovação pode ajudar a melhorar a eficiência da cultura de células, ao mesmo tempo que economiza espaço na incubadora.

Observação: *Em abril de 2020, de acordo com a Olympus.
 

Autor

Masaru Mizunaka
Produtos e tecnologia de soluções científicas
Desenvolvimento de sistemas ópticos, CRDM
Olympus Corporation