Lo spirito della creazione: Innovazioni fondamentali nella microscopia

Un secolo di creazioni

Figura 1: Lanciato nel 1920, il microscopio Asashi è stato il primo microscopio prodotto da Olympus

Un secolo fa un uomo d'affari di Tokyo, Takeshi Yamashita, ha avuto una visione. Sognava di avviare un'azienda che potesse progettare e produrre dei microscopi interamente prodotti in Giappone, invece di fare affidamento su prodotti di importazione. Desiderava creare l'antesignano di Olympus che egli fondò il 12 ottobre 1919. Originariamente chiamata Takachiho Seisakusho, la nostra azienda, nella sua iniziale concezione, era specializzata in termometri e microscopi. Solamente dopo sei mesi dalla fondazione di Olympus, Yamashita e i sui ingegneri raggiunsero il loro obiettivo originario attraverso il microscopio Asashi, una tecnologia giapponese che potesse migliorare la vita delle persone.

Nel corso di un trentennio di conflitti, esacerbati dal Grande terremoto del Kanto e la Seconda Guerra Mondiale, Yamashita ha portato Olympus a innovare microscopi vincitori di riconoscimenti per aiutare a progredire lo sviluppo e la ricerca biotecnologica. Immediatamente dopo la Seconda Guerra Mondiale, l'attività ha prosperato e siamo diventate una delle prime aziende a essere operative nel dopoguerra, avanzando verso la modernizzazione.

Sebbene siano state numerose le innovazioni fondamentali nel settore durante il secolo di attività di Olympus, la nostra missione è sempre stata ispirata alla visone originale di Takeshi Yamashita per "creare qualcosa di veramente originale e apportare un valore aggiunto alla società".

100 anni di innovazione ottica

Nel 1950 Olympus ha introdotto un'innovazione fondamentale a beneficio del campo delle analisi cliniche. Infatti è stata usata la nostra crescente specializzazione nel settore delle ottiche per sviluppare il primo gastroscopio a livello mondiale. Questa invenzione ha inoltre decretato il nostro ingresso nel settore dell'endoscopia. Negli anni 60' Olympus è diventato uno dei primi produttori di ottiche integrate del settore. Nel frattempo abbiamo continuato a lavorare diligentemente per migliorare la facilità d'uso dei prodotti e aumentarne la funzionalità, concentrandosi attentamente sulle esigenze dei clienti. Negli anni 70', per soddisfare la crescente domanda del settore della microscopia, Olympus ha sviluppato tre serie di microscopi dritti per delle applicazioni specifiche come: ricerca (serie AH), laboratorio per le analisi cliniche (serie BH) e didattica (serie CH).

Figura 2: Serie di microscopi dritti (da sinistra a destra) lanciati negli anni 70': Serie AH (1972), Serie BH (1974) e Serie CH (1976)

Una piattaforma, o corpo principale, è stata progettata per il prodotto di punta di queste serie: il microscopio VANOX AH. Questa piattaforma è stata usata come base per modelli seguenti nella serie AH e nei modelli BH e CH. Le necessità di diverse applicazioni possono essere soddisfatte semplicemente cambiando le componenti dei modelli.

Con i microscopi polivalenti BH, gli utenti possono cambiare la testa o gli obiettivi per cambiare il metodo di osservazione. Le opzioni includono la microscopia con polarizzazione, contrasto di fase, interferenza differenziale e fluorescenza con semplice trasmissione. I microscopi BH sono stati i precursori della serie di microscopi BX, i quali sono ancora attualmente utilizzati.

Progettata per scopi didattici, la struttura modulare della serie CH permette una microscopia con semplice polarizzazione, tracciatura o epi-illuminazione (metallurgica). Pertanto questi prodotti sono particolarmente adatti per la ricerca biologica e le attività cliniche di laboratorio.

100 anni di progressi focalizzati sui clienti

Negli anni 80', Olympus ha integrato una funzione autofocus (AF) nella serie AH-2 di microscopi a alte prestazioni. In quel momento, la funzione AF era una tecnologia avanzata, Un meccanismo motorizzato definisce automaticamente field stop, aperture stop e scelta del condensatore in base all'ingrandimento e alla luminosità degli obiettivi. Questo ha rappresentato un grande passo in avanti per le applicazioni in microscopia. Automatizzando la messa a fuoco, gli utenti erano in grado di concentrarsi sull'osservazione.

Questo decennio ha inoltre visto l'introduzione di sistemi di microscopia configurabili come la serie BH2. Gli obiettivi (a olio 1X–100X) Long Barrel (LB) dei microscopi BH2 potevano essere usati per la microscopia con contrasto di fase, fluorescenza, polarizzazione e campo chiaro. Questa funzionalità ha tracciato la via per il microscopio stereo di fascia alta, il successore del microscopio SZ, vincitore di riconoscimenti.

100 anni di evoluzione tecnologica

Figura 3: Un sistema di acquisizione dell'epoca dei computer: i microscopi a scansione laser confocale FLUOVIEW 300/500 erano in grado di produrre immagini 2048 × 2048 pixel

Durante gli anni 80' e 90', i progressi nella marcatura con proteine fluorescenti, culminati nell'applicazione della Proteina verde fluorescente (GFP) per l'imaging di cellule viventi, ha incentivato lo sviluppo di prodotti. La tecnica GFP ha evidenziato dei processi dinamici all'interno delle cellule viventi che prima erano invisibili. Questo significa che i ricercatori nel campo delle biotecnologie richiedevano delle tecniche di osservazione con una maggiore sensibilità e una minore fototossicità.

Inoltre questo periodo ha visto un rapido progresso della tecnologia digitale. Con il processo rivoluzionario dei computer in pieno svolgimento, lo sviluppo dei prodotti in numerosi settori industriali ha beneficiato dell'automazione facilitata mediante microprocessori, CPU, GPU e memoria digitale.

Negli anni 90', sono stati lanciate due serie di microscopi per il campo biotecnologico: la serie FLUOVIEW^® e quella DP^® dedicata alle fotocamere digitali. I microscopi confocali a scansione laser FLUOVIEW effettuano una scansione mediante un laser a eccitazione, acquisendo in modo selettivo delle sezioni del campione per produrre delle immagini 3D. Queste serie hanno rappresentato un caposaldo per i prodotti Olympus finalizzati a soddisfare le richieste nell'ambito della ricerca biotecnologica avanzata.

100 anni di impegno per la qualità delle immagini

Con il fermo proposito di assicurare immagini della massima qualità ai nostri clienti, Olympus ha sviluppato e lanciato una linea di ottiche UIS (universal infinity system). Le ottiche UIS non solo migliorano significativamente la qualità delle immagini osservate, ma universalizza anche gli obiettivi usati per tutti i microscopi Olympus. Introdotte nei primi anni 90', queste ottiche sono state inizialmente usate per le serie di microscopi AX, BX e CX, di conseguenza anche la serie FLUOVIEW.

Circa dieci anni dopo, la generazione successiva degli obiettivi della serie UIS2 sono stati rilasciati insieme al microscopio dritto BX^® e il microscopio rovesciato IX^® per la ricerca. Ancora attualmente diffusi, gli obiettivi UIS2 forniscono delle immagini nitide a alta risoluzione, una bassa autofluorescenza e una lunghezza d'onda maggiore. Gli oculari assicurano una maggiore trasparenza e sono costituiti da vetro privo di piombo in modo che risultino più compatibili con l'ambiente.

I primi anni 00' sono stati contrassegnati dal lancio di un modello di FLUOVIEW con scansione a doppio laser, il microscopio FV1000. Permetteva la scansione simultanea mediante due laser, uno per l'imaging e l'altro per la stimolazione, incrementando la sensibilità e consentendo l'acquisizione di imaging a fluorescenza in tempo reale. Tre anni dopo è stato potenziato questo tipo di osservazione attraverso il lancio del modello di microscopio FV1000 scansione laser multifotonica Il microscopio FV1000 offriva un rumore di fondo ridotto, in quanto la scansione del laser multifotonico ha eccitato solamente l'area otticamente focalizzata della molecola con fluorescenza. I ricercatori nel campo delle neuroscienze potevano usare il microscopio multifotonico FV1000 per osservare in modo più efficace il cervello rispetto ai modelli precedenti.

100 anni di progettazione centrata sull'utente

Perfino prima che l'ergonomia diventasse un principio cardine per la progettazione dei prodotti, Olympus ha sempre cercato di rendere i nostri microscopi maggiormente confortevoli da usare. Le numerose ore di osservazione dei campioni da parte dei ricercatori ha giustificato il lancio del microscopio BX45, con un tavolino ribassato e un binoculare inclinabile.

Figura 4: Progettato per un uso confortevole dell'utente, il microscopio Olympus BX45 integrava un corpo a forma di Y

Inoltre, negli anni 2000, ai ricercatori e ai patologi è stato fornito un altro strumento in grado di digitalizzare vetrini completi mediante uno scanner Whole slide imaging (WSI) VS100 Olympus. Le immagini digitali dei vetrini potevano essere facilmente condivise con i colleghi, facilitando le analisi e la telepatologia in chiave collaborativa (confronti e consulenze in remoto).

Dal 2010, Olympus ha messo sotto il microscopio il design e la funzionalità, per modo di dire. Le nuove caratteristiche centrate sugli utenti sono state aggiunte a diversi modelli di microscopio. Olympus ha sviluppato una fonte luminosa al LED caratterizzata da alta luminosità, colore realistico e una durata di vita prolungata (50000 ore), permettendo ai ricercatori una riduzione dei costi e dei tempi di inattività. La tecnologia True Color LED è stata integrata nei microscopi BX 53, 43 e 46.

Il microscopio BX46 è esemplificativo dell'impegno di Olympus per assicurare un uso confortevole per l'utente. Ogni componente riguardante questo processo è stato progettato in termini ergonomici. Le caratteristiche innovative come il revolver mobile e il tavolino con posizione molto ribassata hanno incentivato la domanda di microscopia ripetitiva di routine. Il microscopio BX53 per le analisi cliniche per la patologia, lanciato nel 2017, integra la funzionalità di controllo dell'illuminazione che sincronizza la luminosità con l'ingrandimento dell'obiettivo. Questo rappresenta un altro modo ancora per raggiungere un'osservazione al microscopio più veloce e confortevole.

100 anni di eccellete servizio per la comunità scientifica

Figura 5: In alto: Immagine di trasfezione di AAV Brainbow di cellule di Purkinje, amplificate con anticorpi; sono visibili soma di cellule di Purkinje dendriti, assoni e alcune macchie non specifiche di cellule granulari acquisite mediante il microscopio FV3000 In basso a sinistra: Sferoide chiarificato di cellule HT-29 colorato con DAPI (nucleare) acquisito attraverso il sistema Spin IXplore Olympus In basso a destra: Azan colorato acquisito attraverso la fotocamera per microscopio digitale DP74

I progressi tecnologici in questo decennio hanno significativamente migliorato la velocità e la qualità dell'imaging in laboratorio. I sensori di immagini CMOS per uso scientifico, con un'alta efficienza quantica e una microscopia a altissima risoluzione, hanno facilitato enormemente l'attività dei ricercatori. Nell'ambito delle analisi cliniche i tempi di inattività per i controlli di laboratorio si sono ridotti progressivamente visto che le diagnosi sono sempre più basate su molecole e geni, risultando meno esigenti in termini di tempo.

Per fare fronte alle sfide poste dagli attuali scienziati, nel 2016, Olympus ha lanciato il microscopio confocale a scansione laser FLUOVIEW FV3000. La serie FV3000 è dotata delle celebri ottiche a alta qualità, di imaging multicanale a alta velocità e a alta sensibilità con funzionalità macro-micro e un'interfaccia utente intuitiva basata sul flusso di lavoro. La struttura dell'FV3000 è modulare e flessibile per diverse applicazioni e budget, spaziando da una configurazione minima e semplice a un'avanzata funzionalità imaging personalizzabile.

Un anno dopo Olympus ha presentato il sistema IXplore™. Per permettere ai ricercatori di scegliere il sistema più adatto per le proprie esigenze di osservazione, esistono sei configurazioni IXplore disponibili: un modello standard per una capacità documentativa di base e cinque opzioni specializzate per un'osservazione multidimensionale motorizzata, la funzionalità imaging di cellule viventi, il sistema confocale a disco rotante e la super-risoluzione.

Oltrepassare i limiti ottici mediante la super-risoluzione è diventata la nuova realtà in microscopia. La super-risoluzione Olympus (Olympus Super Resolution - OSR) è disponibile nel sistema di microscopia SpinSR10 IXplore. Integra le modalità con fluorescenza grandangolare, imaging confocale e super-risoluzione, permettendo ai ricercatori di osservare in modo più approfondito, veloce e facile i propri campioni.

Nell'ultimo secolo, la tecnologia Olympus ha semplificato la realizzazione di diverse applicazioni mediante una maggiore risoluzione e velocità operativa. Questo ha contribuito a rivoluzionare le modalità di approccio e di definizione della scienza. I nostri ricercatori continuano a sviluppare e innovare i sistemi di imaging per i laboratori per le analisi cliniche e la ricerca, cercando delle soluzioni più veloci, potenti e ergonomiche.

Lo spirito creativo del nostro fondatore, Takeshi Yamashita, rivive in tutte le imprese Olympus ed è espresso attraverso l nostro motto “True to Life” per realizzare soluzioni innovative e funzionali che cambiano il mondo e contribuiscono a migliorare la società in cui viviamo.

Figura 6: Offrendo delle configurazioni multiple la serie IXplore integra sistemi basati su soluzioni