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Abril 2020

WITec anuncia los ganadores del Paper Award 2020

Cada año, el concurso WITec Paper Award reconoce tres excepcionales publicaciones, evaluadas por un comité científico, que presentan los resultados adquiridos con un microscopio WITec. Este año se presentó un número récord de 113 publicaciones, en una clara demostración del poder de las imágenes Raman para diversos campos de aplicación como la investigación del cáncer, la electroquímica, la investigación de semiconductores, la geología y la investigación de microplásticos, por nombrar sólo algunos. WITec agradece a todos los participantes las destacadas contribuciones provenientes de todo el mundo. Los premios Paper Awards 2020 se otorgan este año a investigadores del Japón, Polonia y Austria y reconocen estudios y metodologías impresionantes de los campos de la electroquímica, la biomedicina y la ciencia de los polímeros, respectivamente.

    Primer Premio: Ankur Baliyan y Hideto Imai (2019) Machine Learning based Analytical Framework for Automatic Hyperspectral Raman Analysis of Lithium-ion Battery Electrodes. Scientific Reports 9: 18241. doi.org/10.1038/s41598-019-54770-2

    Segundo Lugar: Ewelina Wiercigroch, Elzbieta Stepula, Lukasz Mateuszuk, Yuying Zhang, Malgorzata Baranska, Stefan Chlopicki, Sebastian Schlücker y Kamilla Malek (2019) Microscopía ImmunoSERS para la detección de células de músculo liso en placas ateroscleróticas. Biosensores y Bioelectrónica 133: 79-85. doi.org/10.1016/j.bios.2019.02.068

    Tercer Lugar: Ruth Schmidt, Harald Fitzek, Manfred Nachtnebel, Claudia Mayrhofer, Hartmuth Schröttner y Armin Zankel (2019) La combinación de la microscopía electrónica, la microscopía Raman y la espectroscopía de rayos X dispersiva de energía para la investigación de materiales poliméricos. Simposio Macromolecular 384: 1800237. doi.org/10.1002/masy.201800237

 Para obtener una lista de todos los ganadores anteriores del WITec Paper Award, visite www.witec.de/paper-award.

El trabajo laureado con el Primer Lugar: Automated quality control of lithium-ion batteries

Las baterías de iones de litio (LIB) proporcionan la energía para la mayoría de los dispositivos eléctricos que utilizamos a diario, como teléfonos móviles, tabletas y ordenadores portátiles. Su desarrollo fue honrado con el Premio Nobel de Química el año pasado. El control de calidad automatizado en tiempo real de los materiales de las LIB es necesario para la investigación y la producción industrial. Ankur Baliyan y Hideto Imai de Nissan Arc. (Yokosuka, Japón) ganaron el Primer Premio por su enfoque basado en el aprendizaje automático para analizar los datos Raman de los LIB. Las imágenes Raman de los cátodos LIB pueden visualizar la distribución espacial del material catódico activo (óxido de litio, níquel, manganeso y cobalto, abreviado como LiMO2) y la matriz de carbono circundante. A fin de automatizar y acelerar el proceso de identificación de las firmas espectrales en los conjuntos de datos del Raman, los autores elaboraron un marco analítico basado en el aprendizaje automático. Comienza por preprocesar automáticamente los datos Raman para eliminar la línea base y los rayos cósmicos. A continuación, los algoritmos determinan el número de componentes, extraen las correspondientes características espectrales y las identifican. Los espectros se utilizan finalmente para entrenar una red neuronal, que puede entonces analizar automáticamente los datos Raman de la misma o de otra muestra LIB. Los autores demostraron que el análisis de los datos por la red neural dio resultados coherentes con los resultados de un usuario experimentado. Sin embargo, el algoritmo encontró dos rastros menores, además de los componentes principales de carbono y LiMO2, que correspondían a una señal de fondo residual y uno de los componentes principales que presentaban señales de fluorescencia. El enfoque presentado requiere muy poca intrvención del usuario y, por lo tanto, es adecuado para el control de calidad en tiempo real utilizando datos Raman de baterías de iones de litio y otras aplicaciones.

El segundo premio corresponsde al trabajo: Characterizing atherosclerotic plaques with iSERS microscopy

"La aterosclerosis es una de las principales causas de muerte en todo el mundo. Comprender el mecanismo de su formación sigue siendo un gran desafío para la medicina. Por ello, se necesitan potentes técnicas para controlar la composición y la estabilidad de las placas ateroscleróticas", dice Ewelina Wiercigroch de la Universidad Jagiellonian (Cracovia, Polonia), ganadora del segundo lugar en 2020. Las placas ateroscleróticas se forman en las paredes arteriales y estrechan los vasos sanguíneos. La vigilancia de la estabilidad de las placas es de relevancia clínica porque su ruptura puede provocar un accidente cerebrovascular o un ataque cardíaco. Dado que las células del músculo liso (CSM) desempeñan un papel fundamental en la estabilización de las placas, su presencia puede servir como un marcador de la estabilidad de la placa. Ewelina Wiercigroch, Elzbieta Stepula, Lukasz Mateuszuk, Yuying Zhang, Malgorzata Baranska, Stefan Chlopicki, Sebastian Schlücker y Kamilla Malek de la Universidad Jagiellonian y la Universidad de Duisburg-Essen (Alemania) demostraron la factibilidad de la microscopía immuno surface-enhanced Raman scattering (iSERS) para  SMC, teñidas con marcadores, en las placas ateroscleróticas. Las etiquetas de SERS se conjugaron con un anticuerpo primario dirigido contra α-actina de SMCs (iSERS directo) o con un anticuerpo secundario apropiado (iSERS indirecto). Las imágenes iSERS de secciones de arterias de ratones visualizaron regiones que contenían SMCs y el análisis de conglomerados permitió cuantificar el porcentaje de SMCs localizados en las placas. Los resultados de la tinción iSERS coincidieron cualitativa y cuantitativamente con los de la tinción por inmunofluorescencia (IF). La IF es el estándar actual en la visualización de los constituyentes ateroscleróticos, pero iSERS ofrece algunas ventajas, como una mayor fotoestabilidad. Por lo tanto, el estudio establece que el iSERS es una técnica prometedora para visualizar y cuantificar los SMC en las placas ateroscleróticas.

El Tercer lugar corresponde a: Correlative Raman imaging of polymeric materials

Ruth Schmidt de la Universidad Tecnológica de Graz (Graz, Austria) recibe el tercer premio, junto a sus colegas Harald Fitzek, Manfred Nachtnebel, Claudia Mayrhofer, Hartmuth Schröttner y Armin Zankel. El grupo demostró el potencial de la microscopía correlativa de imágenes Raman y de microscopía electrónica de barrido (RISE) y de la espectroscopía de rayos X por energía dispersiva (EDXS) para la investigación de polímeros. Los materiales poliméricos son populares en muchas aplicaciones debido a su amplia variedad de propiedades útiles, como su alta elasticidad o dureza. Para caracterizar sus propiedades, se combinaron las ventajas de tres técnicas de imagen. La Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) adquirió información estructural de alta resolución, mientras que la imagen Raman reveló la composición química y se complementó con información elemental de EDXS. La publicación contiene un capítulo detallado de metodología en el que se describen diferentes enfoques de preparación de muestras y modos de obtención de imágenes. Por ejemplo, explica las estrategias para la obtención de imágenes por SEM sin recubrir la muestra, lo que dificultaría la posterior obtención de imágenes Raman. Se investigaron tres muestras de polímeros con RISE y EDXS, lo que permitió obtener información complementaria de la misma región de la muestra. Se correlacionaron las estructuras gruesas y finas de las muestras con las propiedades químicas y se visualizó la estructura de las capas de los materiales de embalaje. Se identificaron los aditivos de las partículas en una matriz de polímeros y se investigó su distribución de tamaño. Los autores subrayaron que la combinación de SEM, imágenes Raman y EDXS ofrece grandes posibilidades para el análisis de materiales poliméricos.


La competencia continúa: WITec Paper Award 2021

Se invita a los científicos de todos los campos de aplicación a participar en el concurso Paper Award 2021 (www.witec.de/paper-award). Los artículos publicados en 2020 en una revista revisada por pares que presenten datos obtenidos con un microscopio WITec pueden presentarse en papers@witec.de hasta el 31 de enero de 2021. El WITec espera con interés recibir muchas publicaciones nuevas y excepcionales

 

Los ganadores del WITec Paper Award 2020. Arriba: Los ganadores del primer lugar Ankur Baliyan (centro) y Hideto Imai (derecha) junto con el director representante de WITec K.K. Michael Verst (izquierda). En el centro: La ganadora del segundo lugar Ewelina Wiercigroch (centro) y sus coautores (en el sentido de las agujas del reloj, empezando arriba a la izquierda): Elzbieta Stepula, Yuying Zhang, Lukasz Mateuszuk, Kamilla Malek, Sebastian Schlücker, Malgorzata Baranska y Stefan Chlopicki. (© E. Wiercigroch) Abajo: La ganadora del tercer lugar Ruth Schmidt (al centro) y sus coautores de izquierda a derecha: Armin Zankel, Claudia Mayrhofer y Hartmuth Schröttner (fila superior); Manfred Nachtnebel y Harald Fitzek (fila inferior). (© FELMI-ZFE)