Эрик Бетциг (Eric Betzig), лауреат нобелевской премии по химии 2014 г., и его коллеги Уэсли Легант (Wesley Legant), Би-Чанг Чен (Bi-Chang Chen) и Кай Ванг (Kai Wang) из Медицинского института Говарда Хьюза разработали микроскоп с новыми возможностями наблюдения за живыми образцами. Он позволяет изучать любые объекты, от отдельных клеток до эмбриона, без потери качества изображения. Об этом рассказывает веб-сайт Phys.Org со ссылкой на публикацию в журнале Science.
Новая платформа использует принципы лазерной сканирующей флуоресцентной микроскопии (ЛСКФ). Эта технология позволяет создавать трехмерные изображения молекул и клеток с высоким разрешением, отслеживать изменения образца, и при этом уменьшить повреждения от излучения. Суть технологии в том, что на исследуемый объект направляется узконаправленный поток излучения, который возбуждает люминесценцию (свечение) либо самого объекта, либо специальных красителей, введённых в препарат и поглощённых его частицами. За счет света флуоресценции можно создать изображение образца. При этом образец должен быть представлен в виде тонкого слоя, в противном случае четкой картинки не получится.
Новаторство заключается в использовании луча Бесселя, который не преломляется и не рассеивается, и, проходя через образец, наносит меньший ущерб. Процесс сканирования осуществляется достаточно быстро, чтобы изучать динамические процессы в живых клетках.
Из-за формы луча Бесселя часть света оказывается вне фокуса. Для устранения этого недостатка одним из решений было применение структурированного освещения. Луч шаг за шагом продвигается вдоль образца, получая снимки объекта в разных слоях. После чего путем вычислений получается итоговое изображение без размытия. За счет этого метода преодолевается обычный для световых микроскопов предел разрешения.
С целью сокращения времени на перемещение луча Бесселя и записи изображения каждого слоя, разработчики разделяли луч на семь пучков. Вследствие чего каждый луч проходил лишь седьмую часть пути. Неожиданным результатом было то, что живые клетки чувствовали себя намного лучше, несмотря на то, что доза излучения в единицу времени была такая же, как при использовании единого луча.
Новый микроскоп работает в двух режимах. Первый создает изображения высокого разрешения, путем сбора и обработки нескольких изображений каждого слоя объекта. Во втором режиме съемка идет быстрее и позволяет запечатлеть более быстрые процессы в живых клетках, но при пониженном разрешении. При этом уровень облучения ниже, соответственно повреждения образца меньше.
Чтобы познакомиться с новой системой, в филиале Медицинского института Говарда Хьюза (штат Вирджиния, США) побывали более 30 команд биологов. Эрик Бетциг хочет, чтобы эта технология получила широкое распространение. Его команда уже построила второй микроскоп для нового Центра передовых технологий обработки изображения в филиале, где он будет доступен для бесплатного посещения учеными и поставила еще два микроскопа в Гарварде и Калифорнийском университете в Сан-Франциско.
Источник: Phys.org
Первоисточник и авторские права фото: Betzig Lab, Howard Hughes Medical Institute (HHMI).
