Tokio detalumo dar nesame turėję: nauja mikroskopijos technika padeda 7 kartus aiškiau pamatyti gyvų ląstelių vidų

Dinaminis diapazonas

Kad efektyviai matytųsi permatomų gyvų ląstelių vidus, mikroskopo kameros turi aptikti šviesos, praeinančios per ląstelės dalis, žinomos kaip šviesos fazė, skirtumus. Šviesos fazių skirtumo, kurį gali aptikti kameros vaizdo jutikliai, dydis vadinamas dinaminiu diapazonu ir būtent šis skirtumas riboja šių dienų jutiklius.

„Norėdami pamatyti daugiau detalių naudodami tą patį vaizdo jutiklį, turime išplėsti dinaminį diapazoną, kad galėtume aptikti mažesnius šviesos fazių pokyčius“, – sakoma Tokijo universiteto Fotonų mokslo ir technologijos instituto docento Takuro Ideguchi pranešime.

„Mūsų ADRIFT-QPI metodui nereikia specialaus lazerio, specialaus mikroskopo ar vaizdo jutiklių; galime naudoti gyvas ląsteles, mums nereikia jokių dėmių ar fluorescencijos, o fototoksiškumo tikimybė yra labai maža.“

Kiekybinis fazių vaizdavimas veikia siunčiant šviesos impulsą į ląstelę. Tada sistema matuoja šviesos bangų fazinį poslinkį, kai jos praeina per ląstelę, o kompiuterinė analizė atkuria vaizdą iš radinių.

Dvi pozicijos

ADRIFT-QPI metodas žengia vienu žingsniu į priekį, atlikdamas dvi ekspozicijas, kad gautų galutinį vaizdą. Pirmasis susideda iš kiekybinių fazių vaizdavimo, tačiau antrasis atskleidžia nedidelius šviesos fazių skirtumus, kuriuos anksčiau užgožė didesni skirtumai.

Antrojo apšvietimo metu naudojamas stipresnis apšvietimas leidžia tyrėjams išmatuoti šiuos mažus šviesos fazių skirtumus. Galiausiai kompiuterinė analizė atkuria vaizdą iš dviejų pozicijų.

Šis metodas leidžia ekspertams pamatyti mažas daleles visos gyvos ląstelės kontekste.

„Pavyzdžiui, galima aptikti nanometrinių dalelių virusuose arba judančių ląstelių viduje ir išorėje siunčiamus signalus, o tai leidžia vienu metu stebėti jų elgesį ir ląstelės būseną“, – sakė Ideguchi.

Tyrimas publikuojamas žurnale „Light: Science & Applications“.