Nueva tecnología captura videos 3D de gigapíxeles sin utilizar lentes
Un grupo de ingenieros de la Universidad de Connecticut desarrolló un innovador sistema de imágenes capaz de grabar procesos microscópicos en movimiento con una combinación poco habitual de velocidad, amplitud y nivel de detalle.
La tecnología utiliza un pequeño sensor sin lentes y herramientas de inteligencia artificial para producir videos de gigapíxeles a 30 fotogramas por segundo. El dispositivo puede observar superficies de varios centímetros y, al mismo tiempo, distinguir estructuras de apenas 308 nanómetros.
Para demostrar su funcionamiento, los investigadores grabaron el proceso de derretimiento de varios copos de nieve. Las imágenes permitieron observar cambios extremadamente pequeños en el grosor del hielo, el avance del deshielo y la formación de una fina película de agua sobre la superficie.
Los colores que aparecen en las grabaciones no representan la apariencia natural del copo, sino diferentes alturas y niveles de grosor. De esta manera, el sistema crea una representación tridimensional de estructuras que una cámara convencional no podría registrar con el mismo alcance y resolución.
El método, denominado pticografía sin lentes a velocidad de video, funciona haciendo pasar la luz a través de una superficie especialmente diseñada antes de que llegue al sensor. Posteriormente, un sistema informático analiza la forma en que la luz fue modificada y reconstruye matemáticamente la imagen.
La inteligencia artificial desempeña un papel fundamental. En lugar de procesar cada fotograma como una imagen independiente, un modelo de campo neuronal espacio-temporal estudia toda la secuencia como un objeto continuo. Así puede aprovechar las semejanzas y los cambios entre los fotogramas para recuperar más información visual.
Según los investigadores, el sistema alcanzó un rendimiento de 20,8 gigapíxeles por segundo. Esta capacidad permite observar simultáneamente grandes cantidades de objetos diminutos sin sacrificar la velocidad necesaria para registrar sus movimientos y transformaciones.
Posibles aplicaciones en medicina y biología
Aunque los copos de nieve ofrecieron una demostración visual llamativa, el objetivo de la investigación va mucho más allá. El equipo colocó el sensor dentro de una incubadora para grabar células madre vivas mientras cerraban una lesión experimental.
Las imágenes mostraron las variaciones tridimensionales de las células y unas estructuras muy delgadas conocidas como nanotubos de comunicación, que conectan células vecinas y que normalmente requieren colorantes fluorescentes para poder observarse.
El sistema puede registrar células durante periodos prolongados sin utilizar tintes ni exponerlas a iluminación potencialmente perjudicial. Sus creadores consideran que esta característica podría favorecer estudios sobre células madre, cáncer, regeneración de tejidos, enfermedades infecciosas y desarrollo de medicamentos.
Los científicos también observaron colonias de la bacteria E. coli mientras se multiplicaban y reaccionaban ante un antibiótico. Esto les permitió medir cambios en la biomasa y detectar cómo algunas bacterias se alargaban hasta formar filamentos, un comportamiento relevante para futuras pruebas de resistencia antimicrobiana.
En otro experimento, la tecnología registró la forma tridimensional de parches de microagujas empleados para administrar medicamentos a través de la piel. El equipo pudo seguir la manera en que estas pequeñas agujas se disolvían, un proceso que podría analizarse para mejorar los controles de calidad farmacéuticos.
Utilidad para la fabricación de microchips
La ausencia de lentes tradicionales también permitiría emplear el método con tipos de radiación para los cuales resulta difícil fabricar componentes ópticos.
Los investigadores probaron el sistema con luz ultravioleta extrema de 13,5 nanómetros, la misma longitud de onda utilizada en los equipos de fotolitografía que fabrican algunos de los microchips más avanzados. La técnica consiguió reconstruir tanto la muestra como las variaciones del haz de luz utilizando menos mediciones que otros procedimientos.
El equipo espera convertir esta plataforma experimental en un microscopio biológico práctico y, posteriormente, incorporarla en herramientas clínicas e industriales.
La investigación, titulada Video-rate gigapixel ptychography via space-time neural field representations, fue publicada el 30 de junio de 2026 en la revista científica Nature Communications.
Fuentes varias