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Um século de inovação — A história dos nossos sistemas de formação de imagem em ciências da vida

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Logotipo original da Olympus Tokyo

Há 100 anos, Takeshi Yamashita, um empresário de Tóquio, sonhou em criar uma empresa que, em vez de depender de importações, desenvolvesse e fabricasse microscópios totalmente japoneses.

Era seu desejo criar o que seria a gênese da Olympus, que foi fundada em 12 de outubro de 1919. Originalmente chamada de Takachiho Seisakusho, nossa empresa inicialmente se especializou em termômetros e microscópios. Seis meses depois de fundar a Olympus, Yamashita e seus engenheiros criaram a sua objetiva original com o microscópio Asahi.

Ao longo de três décadas de trabalho árduo, agravadas pelo Grande Terremoto de Kanto e pela Segunda Guerra Mundial, Yamashita levou a Olympus a desenvolver microscópios premiados para ajudar no desenvolvimento da pesquisa e da prática em ciências da vida. Logo após o fim da Segunda Guerra Mundial, a empresa prosperou e se tornou uma das primeiras empresas a retomar a produção no pós-guerra e seguir em direção à modernização.

Existiram muitos marcos de inovação nos 100 anos de história da Olympus, nossa missão sempre foi guiada pela visão original de Takeshi Yamashita: “criar algo verdadeiramente original e agregar valor à sociedade”.

O primeiro produto da Olympus, o microscópio Asahi

Lançado em 1920, o microscópio Asahi foi o nosso primeiro produto

100 anos de inovação óptica

Em 1950, a Olympus fez progressos muito significativos — usamos o nosso crescente conhecimento em óptica para desenvolver uma gastrocâmera para uso clínico, permitindo que os médicos observassem o estômago dos seus pacientes por dentro, usando uma tecnologia minimamente invasiva.

Durante os anos 60, nos tornamos um dos principais fabricantes da indústria de soluções ópticas, com inovações em dispositivos médicos, câmeras comerciais e ferramentais industriais. Durante todo esse tempo, continuamos a melhorar a facilidade de uso e a funcionalidade dos nossos produtos, focando as necessidades dos nossos clientes. Na década de 1970, para atender às crescentes demandas da indústria de microscópios, desenvolvemos três séries de microscópios verticais para aplicações específicas, incluindo pesquisa, laboratórios clínicos e educação.

Microscópios verticais dos anos 70

Séries de microscópios verticais (da esquerda para direita) lançadas na década de 1970: série AH (1972), série BH (1974) e série CH (1976)

Uma plataforma, ou estrutura principal, foi projetada para ser o carro-chefe dessas séries, o microscópio VANOX AH. Essa plataforma foi usada como base para modelos posteriores. As necessidades das diferentes aplicações podiam ser atendidas alterando os componentes do modelo. Esta plataforma marcou o início do nosso percurso em direção a microscópios modulares com componentes personalizáveis para diferentes aplicações. Atualmente, continuamos a fabricar microscópios modulares para que os clientes possam tirar o máximo proveito do seu sistema.

Os nossos microscópios modulares originais ofereciam maior flexibilidade e facilidade de uso para atender as necessidades em constante mudança dos clientes. Por exemplo, os microscópios BH multiuso permitiam aos usuários alterar o tubo de observação ou a lente para mudar o método de observação. As opções incluíam polarização, contraste de fase, interferência diferencial e microscopia de fluorescência de transmissão simples.

Desenvolvida para versatilidade, a série CH modular permitiu polarização simples, desenho ou microscopia de epi-iluminação (metalúrgica), o que tornou esses produtos adequados para pesquisa biológica, trabalho de laboratório clínico e aplicações industriais.

100 anos de avanços focados nos clientes

Nos anos 80, a Olympus incorporou a função de foco automático (AF) à nossa série de microscópios de alto desempenho. Naquela época, o recurso de AF era uma tecnologia avançada. Um mecanismo motorizado simplificou o processo moroso de focar um objeto. A focagem automática foi um grande passo em frente na usabilidade do microscópio, uma vez que os usuários podiam rapidamente conseguir um foco nítido em uma amostra e concentrar-se na observação.

Nesta década surgiram também os sistemas de microscópio configuráveis. Esses microscópios versáteis incluíam objetivas de perfil longo (LB) (óleo 1X–100X) que podiam ser usadas para microscopia de campo claro, polarização, fluorescência de contraste de fase. Essa funcionalidade abriu caminho para os microscópios estereoscópicos avançados com os quais era possível ver a estrutura 3D de amostras maiores, como um embrião ou um circuito elétrico.

100 anos de evolução tecnológica

Os anos 80 e 90 produziram uma série de inovações tecnológicas. Os avanços na rotulagem de proteínas fluorescentes, que culminaram na aplicação de proteína fluorescente verde (GFP) para formação de imagem de células vivas, agilizaram o desenvolvimento de produtos. O GFP revelou processos dinâmicos dentro de células vivas que antes eram invisíveis. Isso significava que os pesquisadores em ciências da vida precisavam de técnicas de observação com maior sensibilidade e menor fototoxicidade. Respondemos a essa demanda com novos microscópios confocais, sistemas de formação de imagem de células vivas (LCI) e outras soluções de formação de imagens espaciais.

Microscópio confocal de varredura a laser FLUOVIEW™ 300/500 com computador

Um sistema de aquisição da era da computação, os microscópios confocais de varredura a laser FLUOVIEW 300/500 eram capazes de produzir imagens de 2,048 × 2,048 píxeis

Durante o início dos anos 90, desenvolvemos os nossos primeiros microscópios confocais comerciais: o microscópio vertical LSM-GB e o microscópio invertido LSM-GI. Usando um microscópio confocal, os biólogos podem visualizar a distribuição espacial de moléculas e estruturas orgânicas. Isso permitiu que elas identificassem se um organismo-alvo existia dentro da célula. Tecnologias como escaneamento óptico rápido, detecção de luz fraca, contagem de fótons e filtros de vidro de seleção óptica com uma técnica de revestimento multicamada de alta precisão potenciaram as capacidades dos nossos microscópios.

Na mesma década, foram lançadas duas séries significativas para as ciências da vida, a série de microscópios FLUOVIEW e a série de câmeras para microscópios DP. Os microscópios confocais de varredura a laser FLUOVIEW escanearam com um laser de excitação para produzir imagens 3D. As câmeras para microscópio da série DP capturaram imagens e salvaram-nas em meios digitais, facilitando a ação de salvar e compartilhar. Essas séries foram essenciais nas nossas soluções que tinham como objetivo atender as demandas da pesquisa avançada em ciências da vida.

Neste período também surgiram rápidos avanços na tecnologia digital. Com a revolução computacional em pleno andamento, o desenvolvimento de produtos em muitos setores se beneficiou da automação facilitada por microprocessadores, CPUs, GPUs e memória digital.

100 anos de imagens de alta qualidade

Ao manter a nossa dedicação a imagens de alta qualidade, desenvolvemos e lançamos uma linha de objetivas com sistema de infinito universal (UIS) no início dos anos 90. Estas objetivas de infinito corrigido permitiram aos usuários inserir múltiplos componentes ópticos na trajetória da luz, o que expande significativamente a capacidade dos microscópios. Por exemplo, você podia adicionar um analisador ou um prisma DIC para habilitar a polarização sem interferir com a qualidade de imagem. Em alternativa, você poderia adicionar um epi-iluminador e cubos de fluorescência para transformá-lo em um microscópio de fluorescência.

As ópticas UIS, além de melhorarem muito a qualidade das imagens de observação, também universalizaram as objetivas usadas em todos os nossos microscópios.

Cerca de dez anos depois, foi lançada a geração seguinte de objetivas da série UIS2. Populares ainda hoje, as objetivas UIS2 fornecem imagens nítidas de alta resolução, baixa autofluorescência e capacidade de comprimento de onda mais longa. As oculares oferecem maior transparência e são feitas de vidro sem chumbo, logo são mais ecológicas.

Os primeiros anos da década de 2000 foram marcados pelo lançamento de um modelo FLUOVIEW de varredura a laser duplo. O escaneamento simultâneo com laser duplo, um para formação de imagem e outro para estimulação, aumentou o nível da sensibilidade e permitiu a formação de imagem de fluorescência em tempo real. Essa inovação permitiu aos pesquisadores observar fenômenos biológicos em tempo real.

Esse tipo de observação recebeu outro impulso com o lançamento do nosso primeiro microscópio de varredura a laser multifóton três anos depois. Esse microscópio possuía ruído de fundo reduzido, uma vez que a varredura a laser multifóton excitava apenas a região opticamente focada da molécula de fluorescência. Pesquisadores em neurociência podem usar o microscópio para examinar mais profundamente o cérebro em comparação com os modelos anteriores.

100 anos de design sofisticado focado no usuário

Mesmo antes de a ergonomia se tornar um princípio fundamental do design dos produtos, procuramos continuamente formas de tornar nossos microscópios mais ergonômicos. Os patologistas e citologistas que passavam longas horas no laboratório triando amostras motivaram o lançamento de um microscópio com uma posição mais baixa e binocular inclinada. Esses recursos permitiam aos médicos manter os braços em repouso na mesa enquanto trabalhavam e inclinavam as oculares para manter a cabeça em uma posição mais confortável.

Ainda na década de 2000, patologistas e pesquisadores tiveram acesso a outra ferramenta com capacidade de digitalizar lâminas inteiras usando o nosso escâner de varredura da lâmina inteira (WSI). A digitalização de imagens de lâminas de vidro permitiu aos patologistas e aos pesquisadores de câncer compartilhar e discutir dados remotamente com colegas, bem como analisá-las quantitativamente para obter percepções patológicas mais precisas. Os pesquisadores e os patologistas também podiam acessar dados de lâminas digitais a qualquer momento sem serem impedidos pela falta de espaço físico para armazenar lâminas de doentes.

Desde 2010 que nós, por assim dizer, colocamos o design e a funcionalidade sob o microscópio. Desenvolvemos uma fonte de luz LED que apresenta alta luminosidade, cores realistas e vida útil prolongada para 50.000 horas, economizando o dinheiro e reduzindo o tempo de inatividade dos pesquisadores.

O microscópio BX46 demonstrou o nosso compromisso para com o conforto do usuário. Cada componente envolvido na operação possui design ergonômico. Características inovadoras, como o revólver porta-objetiva móvel e a posição ultrabaixa, ajudaram a aliviar a exigente rotina física da microscopia de repetição cotidiana. O microscópio BX53 para patologia clínica, lançado em 2017, possui funções de controle de iluminação que sincronizam o brilho com a ampliação da objetiva. Isso proporciona uma outra maneira mais confortável e menos prolongada de fazer observações microscópicas.

O microscópio BX45 da Olympus

Projetado para o conforto do usuário, o microscópio BX45 da Olympus apresenta uma inovadora estrutura em forma de Y

Outras inovações notáveis incluem:

  • Sistema com deck modular intercambiável para microscópios invertidos, compatível com amostras mais diversificadas e uma maior variedade de aplicações em ciências da vida.
  • O lançamento do software de análise de imagem cellSens, com dois modos: uma interface simples e intuitiva para uso clínico e parâmetros avançados para análise de imagens de pesquisa de alto nível.

100 anos de serviços prestados à comunidade científica

Os avanços tecnológicos dessa década melhoraram significativamente a velocidade e a qualidade da formação de imagem em laboratório. Para os pesquisadores, os sensores scientific CMOS (sCMOS) oferecem alta eficiência quântica e microscopia de superresolução e têm sido extremamente benéficos. Na área clínica, o tempo de resposta para testes laboratoriais tem diminuído, pois os diagnósticos são cada vez mais baseados em moléculas e genes e consomem menos tempo.

Capturas de imagem de microscópio

Parte superior: Imagem de transfecção de Brainbow AAV de células Purkinje, amplificada com anticorpos. É possível observar axônios, dendritos e corpos de células de Purkinje, assim como algumas colorações não específicas de células granulosas adquiridas pelo microscópio FV3000. Canto inferior esquerdo: esferoide desobstruído de células HT-29 tingidas com DAPI (nuclear), adquirido pelo sistema IXplore Spin da Olympus. Canto inferior direito: coloração Azan capturada pela câmera digital para microscópio DP74.

No final dos anos 2000, os cientistas modernos necessitavam de novos recursos nos microscópios para observação e investigação científicas avançadas. Por exemplo, uma formação de imagem mais rápida era necessária para observar fenômenos mais rápidos. Existia também a necessidade de formação de imagem mais escura para observar sinais mais fracos, ver amostras mais delicadas e realizar uma observação mais estendida de células vivas. Os cientistas também necessitavam de resolução espectral mais precisa para ver vários genes e proteínas para revelar todo o percurso dos fenômenos biológicos.

Para atender essas demandas, lançamos o microscópio confocal de varredura a laser FV3000 FLUOVIEW em 2016. A série FV3000 possui óptica de alta qualidade, formação de imagem multicanal de alta sensibilidade e alta velocidade com recursos de macro para micro e uma interface intuitiva baseada no fluxo de trabalho. A estrutura é modular e é compatível com diferentes orçamentos e aplicações. Os cientistas podem escolher desde uma configuração simples e mínima a uma formação de imagem avançada totalmente personalizada.

Sistemas de microscópio IXplore da Olympus

Oferecendo várias configurações, a série IXplore engloba sistemas baseados em soluções

Um ano depois, a Olympus apresentou o sistema IXplore. Com os pesquisadores podendo escolher o sistema mais adequado às suas necessidades de observação, há seis configurações do IXplore disponíveis: um modelo padrão para documentação simples e cinco opções especializadas para observação multidimensional motorizada, formação de imagem de células vivas, TIRF (fluorescência de reflexão interna total), confocal com disco giratório e superresolução.

Ir além do limite óptico com superresolução se tornou uma nova realidade da microscopia. A Olympus Super Resolution (OSR) está disponível no sistema de microscópio IXplore SpinSR10. Possui modos para fluorescência de campo amplo, formação de imagem confocal e superresolução. Esses recursos permitem aos pesquisadores observar mais aprofundadamente os seus espécimes com maior rapidez e facilidade.

Ao longo do último século, a tecnologia da Olympus beneficiou várias aplicações com maior resolução e uma operação mais rápida. Essas inovações ajudaram a revolucionar o modo como a ciência é abordada e definida. Os nossos pesquisadores continuam a desenvolver e a inovar sistemas de formação de imagem para laboratórios clínicos e de investigação. Estamos sempre procurando soluções mais rápidas, mais poderosas e mais ergonômicas. Esse espírito está presente nas novas objetivas X Line que, graças a um inovador processo de fabricação, oferecem simultaneamente melhor abertura numérica, nivelamento da imagem e correção de aberração cromática para uma excelente qualidade de imagem.

O espírito criativo de nosso fundador, Takeshi Yamashita, continua vivo em todos os nossos empreendimentos e é demonstrado no nosso compromisso “True to Life” em fornecer soluções inteligentes e inovadoras que mudam o mundo ao nosso redor e contribuem para uma sociedade melhor para todos.

Mantenha-se atualizado em relação a nossas futuras inovações se inscrevendo no blog Discovery.

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Planejador Sênior de Produto e Estratégia e Gerente de Produto

Takeo Ogama é planejador sênior de produto e estratégia e gerente de produto para câmeras de microscópio na Evident. Ele tem oito anos de experiência trabalhando no departamento de pesquisa e desenvolvimento de vários produtos, incluindo câmeras, e oito anos de experiência em planejamento, marketing e gerenciamento de produtos. Tem um mestrado em Física de Neutrinos pela Universidade de Osaka, no Japão.

Out 22 2019
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