Para sa karagdagang tingnan Sa loob ng mga buhay na cell na gumagamit ng isang bagong diskarteng microscopy

Ang mga mananaliksik sa Unibersidad ng Tokyo ay nakakita ng isang paraan upang madagdagan ang pagiging sensitibo ng umiiral na dami ng imaging phase sa gayon ang lahat ng mga istraktura sa loob ng mga nabubuhay na cell ay maaaring makita nang sabay-sabay – mula sa maliliit na mga maliit na butil hanggang sa malalaking istraktura. Ang masining na representasyon ng pamamaraan na ito ay nagpapakita ng mga pulso ng ilaw na pang-eskultura (berde, itaas) na dumadaan sa cell (gitna) at paglabas (ilalim) kung saan maaaring suriin ang mga pagbabago sa mga light wave at mabago sa isang mas detalyadong imahe. May-akda: s-graphics.co.jp, CC BY-NC-ND

Ang pag-a-upgrade sa dami ng pag-render ng yugto ay maaaring dagdagan ang talas ng imahe sa pamamagitan ng pagpapalawak ng hanay na pabago-bagong

Ang mga dalubhasa sa optika ng pisika ay nakabuo ng isang bagong paraan upang makita ang mga labi ng buhay nang mas detalyado gamit ang umiiral na teknolohiyang microscopy at nang hindi na kailangang magdagdag ng mga spot o fluorescent dyes.

Dahil ang mga indibidwal na cell ay halos translucent, dapat makita ng mga silid ng microscope ang labis na banayad na pagkakaiba-iba sa ilaw na dumaan sa mga bahagi ng cell. Ang mga pagkakaiba na ito ay kilala bilang yugto ng ilaw. Ang mga sensor ng imahe ng camera ay limitado sa kung magkano ang pagkakaiba ng phase phase na maaari nilang makita, na kung saan ay tinatawag na range na pabagu-bago.

“Upang makita nang mas detalyado gamit ang parehong sensor ng imahe, kailangan naming palawakin ang hanay ng pabago-bago upang makita namin ang mas maliit na mga pagbabago sa phase sa ilaw,” sabi ni Associate Professor Takuro Ideguchi ng Tokyo Institute of Photon Science and Technology.

Ang koponan ng pananaliksik ay gumawa ng isang diskarte upang makagawa ng dalawang pagkakalantad upang magkahiwalay na masukat ang malaki at maliit na mga pagbabago sa yugto ng ilaw, at pagkatapos ay maayos na pagsamahin sila upang lumikha ng isang lubos na detalyadong pangwakas na imahe. Pinangalanan nila ang kanilang pamamaraan ng adaptive dynamic range shift (ADRIFT-QPI) at na-publish kamakailan ang kanilang mga resulta sa Liwanag: Agham at Aplikasyon.

Palawakin ang dinamikong saklaw gamit ang ADRIFT QPI

Ang mga imahe ng mga kuwintas na silikon ay ginawa gamit ang maginoo na dami ng imaging (tuktok), at isang mas malinaw na imahe na nakuha gamit ang bagong pamamaraan ng ADRIFT-QPI microscopy (ilalim) na binuo ng isang pangkat ng pananaliksik sa Unibersidad ng Tokyo. Ang mga larawan sa kaliwa ay mga imahe ng yugto ng salamin sa mata, at ang mga imahe sa kanan ay nagpapakita ng isang pagbabago sa yugto ng optikal dahil sa pagsipsip ng daluyan ng infrared (tiyak na molekular) na ilaw ng mga kuwintas ng silikon. Sa pagpapakitang ito ng kumpirmasyon ng konsepto, tinantya ng mga mananaliksik na nakamit nila ang humigit-kumulang na 7 beses na mas higit na pagiging sensitibo sa ADRIFT-QPI kaysa sa maginoo QPI. May-akda: Image Toda et al., CC-BY 4.0

“Ang aming pamamaraan ng ADRIFT-QPI ay hindi nangangailangan ng isang espesyal na laser, isang espesyal na mikroskopyo at mga sensor ng imahe; maaari nating gamitin ang mga nabubuhay na cell, hindi namin kailangan ang paglamlam at pag-ilaw, at ang tsansa ng phototoxicity ay napakaliit, “Ideguchi said.

Ang phototoxicity ay tumutukoy sa pagpatay ng mga cell sa pamamagitan ng ilaw, na maaaring maging isang problema sa ilang iba pang mga diskarte sa imaging, tulad ng fluorescent imaging.

Ang dami ng imaging ng yugto ay nagdidirekta ng pulso ng isang patag na sheet ng ilaw sa cell, pagkatapos ay sinusukat ang paglipat ng phase ng mga light alon pagkatapos nilang dumaan sa cell. Pagkatapos ay ibabalik ng pagtatasa ng computer ang imahe ng mga kalakip na istraktura sa loob ng cell. Si Ideguchi at ang kanyang tauhan ay dating gumamit ng iba pang mga diskarte upang mapagbuti ang dami ng microscopy ng yugto.

Ang dami ng imaging ng yugto ay isang malakas na tool para sa pag-aaral ng mga indibidwal na cell dahil pinapayagan nito ang mga mananaliksik na gumawa ng detalyadong mga pagsukat, tulad ng pagsubaybay sa mga rate ng paglago ng cell batay sa light wave shift. Gayunpaman, ang dami ng aspeto ng pamamaraan ay may mababang pagiging sensitibo dahil sa mababang saturation ng imahe sensor, kaya imposibleng subaybayan ang mga nanosized na mga maliit na butil sa at paligid ng mga cell na may isang maginoo na diskarte.

ADRIFT QPI Live COS7 Cell

Isang karaniwang imahe (itaas) na kinunan gamit ang maginoo na dami ng imaging phase, at isang mas malinaw na imahe (ibaba) na nakuha gamit ang bagong pamamaraan ng ADRIFT-QPI microscopy na binuo ng isang koponan sa pagsasaliksik sa Unibersidad ng Tokyo. Ang mga larawan sa kaliwa ay mga imahe ng yugto ng salamin sa mata, at ang mga imahe sa kanan ay nagpapakita ng pagbabago sa yugto ng optikal dahil sa pagsipsip ng ilaw sa gitnang infrared (tiyak na molekular) na pangunahing protina. Ang asul na arrow ay tumuturo sa gilid ng nucleus, ang puting arrow ay tumuturo sa nucleoli (substructure sa loob ng nucleus), at ang berdeng mga arrow sa iba pang malalaking mga particle. May-akda: Image Toda et al., CC-BY 4.0

Ang bagong pamamaraan ng ADRIFT-QPI ay nalampasan ang limitasyon ng pabago-bagong saklaw ng dami ng imaging na yugto. Sa panahon ng ADRIFT-QPI, ang camera ay gumagawa ng dalawang paglantad at gumagawa ng isang pangwakas na imahe na may pitong beses ang pagiging sensitibo ng mga tradisyunal na imahe na may dami na microscopy.

Ang unang epekto ay ginawa ng maginoo na dami ng imaging ng yugto – ang isang patag na sheet ng ilaw ay pulsed sa sample at ang phase shift ng ilaw pagkatapos na dumaan sa sample ay sinusukat. Ang isang programa sa pagtatasa ng imahe ng computer ay bumubuo ng isang imahe ng isang sample batay sa unang pagkakalantad, at pagkatapos ay mabilis na bumuo ng isang ilaw sa harap ng eskultura na sumasalamin sa imaheng iyon ng sample. Ang isang hiwalay na sangkap, na tinatawag na isang aparato na bumubuo ng alon, pagkatapos ay bumubuo ng “magaan na iskultura” na may mas matinding ilaw para sa mas malakas na pag-iilaw at i-pulses ito sa sample para sa isang pangalawang pagkakalantad.

Kapag ang unang pagkakalantad ay gumawa ng isang imahe na perpektong kumakatawan sa sample, ang mga light sculptural light ng pangalawang pagkakalantad ay na-sample sa iba’t ibang mga phase, dumaan sa sample, at pagkatapos ay lumabas bilang isang patag na sheet ng ilaw, na sanhi upang ang camera ay walang makita kundi ang madilim na imahe.

“Ito ay isang kagiliw-giliw na bagay: uri namin burahin ang imahe ng sample. Gusto naming halos walang makita. Kinakansela namin ang malalaking konstruksyon upang makita namin ang mas maliit sa mga ito nang detalyado, “paliwanag ni Ideguchi.

Sa katunayan, ang unang paglalahad ay hindi perpekto, kaya ang mga ilaw na alon ng iskultura ay nagaganap na may banayad na mga paglihis ng bahagi.

Ang pangalawang pagkakalantad ay nagpapakita ng maliliit na pagkakaiba-iba sa mga yugto ng ilaw na “hinugasan” ng malalaking pagkakaiba-iba sa unang pagkakalantad. Ang iba pang maliliit na pagkakaiba-iba ng bahagi ng ilaw na ito ay masusukat na may mas mataas na pagiging sensitibo dahil sa mas malakas na pag-iilaw na ginamit sa pangalawang pagkakalantad.

Narekober ng karagdagang pagsusuri sa computer ang pangwakas na imahe ng sample na may isang pinalawig na saklaw na pabago-bagong mula sa dalawang mga resulta sa pagsukat. Sa mga pagpapakita ng kumpirmasyon ng konsepto, naniniwala ang mga mananaliksik na ang ADRIFT-QPI ay lumilikha ng mga imahe pitong beses na mas sensitibo kaysa sa maginoo na dami ng imaging ng yugto.

Sinabi ni Going na ang tunay na bentahe ng ADRIFT-QPI ay ang kakayahang makita ang maliliit na mga maliit na butil sa konteksto ng isang buong cell na nabubuhay nang hindi nangangailangan ng mga label at mga spot.

“Halimbawa, ang mga maliliit na signal mula sa mga partikulo ng nanoscale, tulad ng mga virus o mga maliit na butil na gumagalaw sa loob at labas ng cell, ay maaaring napansin, na pinapayagan ang parehong pag-uugali at ang estado ng cell na masubaybayan,” sabi ni Ideguchi.

Sanggunian: “Quantitative Phase Visualization of Adaptive Dynamic Range Offset (ADRIFT)” ni K. Toda, M. Tamamitsu at T. Ideguchi, Disyembre 31, 2020, Liwanag: Agham at Aplikasyon.
DOI: 10.1038 / s41377-020-00435-z

Pagpopondo: Japan Science and Technology Agency, Japan Science Promosi Society.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Pagkuha ng Impormasyon sa Kasaysayan ng Neanderthal na Populasyon Gamit ang Sinaunang Nuclear DNA Mula sa Mga Ciment Sediment

Gallery sa lugar ng yungib ng mga estatwa sa hilagang Espanya. Kredito: Javier Trueba - Madrid Scientific Films Ang Mitochondrial DNA ng mga archaic...

Kung Paano Maaaring Lumaki ang Iba Pang Mga Karamdaman na Fungi Sa Maliit na Puwang

Ang isang pangkat na pinangunahan ng Tsukuba University ay natagpuan ang isang makabuluhang pagkakaiba na nagpapaliwanag kung bakit ang ilang mga species ng fungi...

Para sa Mga Tatanggap ng Transplant, Isang Pangatlong Dosis ng Bakuna sa COVID Maaaring Mag-alok ng Mas mahusay na Proteksyon

Ipinakita ng mga mananaliksik sa Johns Hopkins Medicine na tatlong dosis ng bakuna laban sa SARS-CoV-2-ang virus na sanhi ng pagtaas ng antas ng...

Ang mga sigla ng usok na nasa daang siglo na napanatili sa niyebe ay nagbubunyag ng isang maalab na nakaraan – at ang hinaharap...

Inisyu ni Harvard John a. Paulson School of Engineering at Applied Science Hunyo 18, 2021 Ang usok mula sa mga wildfires na gawa ng tao...

Inihanda ng NASA ang “Moonikin” na kumander para sa Artemis 1 lunar na misyon

Sa larawang ito, sinusubukan ng mga inhinyero ang isang pagsubok na panginginig ng boses sa upuan ng Orion at ang Chemini Space Center -...

Newsletter

Subscribe to stay updated.