Tiny veidrodis pagerina mikroskopo skiriamąją gebą tyrinėti ląsteles

HYPNOTIC MIRROR lesson 3 - Dr. Paret (Birželis 2019).

Anonim

Mažas veidrodis gali padaryti milžinišką skirtumą mokslininkams, bandantiems suprasti, kas vyksta mikronų masto struktūrose.

Jungtinėse Amerikos Valstijose, Kinijoje ir Australijoje universitetų mokslininkų grupė, kuriant veidrodėlių lęšius ir vaizdus naudojant ultravioletinę mikroskopiją, išsprendė problemą, kuri ilgai trukdė mokslininkams: "Matydamas trijų matmenų ląstelių struktūras su panašia rezoliucija kiekvienas aspektas. Paprastai ląstelės auginamos skaidriais stikliniais skaidulomis mikroskopijos tyrimui.

Naujasis metodas naudoja unikalius šviesos savybes, kad sukurtų interferencijos modelius, nes šviesos bangos praeina per ląstelę keliu į veidrodį, o po to atspindi po ląstelę. Interferencijos modeliai vienoje ląstelių plokštumoje žymiai pagerina Z ašies raišką - tai, ką žiūri mokslininkai, žiūri tiesiai į ląstelę, statmeną plokštelei. Šis patobulintas vaizdas gali padėti mokslininkams diferencijuoti struktūras, kurios atsiranda greta esamų mikroskopų technologijų, bet iš tiesų yra santykinai toli tarpusavyje.

Mikroskopo skiriamoji geba X ir Y ašyse paprastai yra didesnė nei Z ašies skiriamoji geba, nepriklausomai nuo mikroskopijos metodo. Veidrodžių metodas veikia su didelės skiriamosios gebos mikroskopu ir kitomis technologijomis. Pranešta gamtos žurnale " Light: Science & Applications", kurią sukūrė mokslininkai Pekino universitete, Gruzijos technologijos institute ir Sidnėjaus technologijos universitete (UTS).

"Ši paprasta technologija leidžia mums pamatyti informaciją apie ląsteles, kurių niekada nebuvo matyta", - sakė "UTS" profesorius ir vienas iš jo bendraautorių. "Viena ląstelė yra apie 10 mikrometrų, viduje yra branduolinė branduolys apie 5 mikrometrų, o viduje yra mažos skylės, vadinamos" branduolinių porų kompleksu ", kuri kaip vartai reguliuoja pranešimų biomolekules, bet yra nuo vieno penkiasdešimties ir viena dvidešimtoji mikrometro. Naudodami šią didelės skiriamosios gebos mikroskopiją galime pamatyti detales tų mažų skylių. "

Pasak Peng Xi, Pekino universiteto profesoriaus ir vieno iš jo bendraautorių, sugebėjimas pamatyti šias mažesnes struktūras gali suteikti naujos informacijos apie ląstelių elgesį, kaip jie bendrauja ir kaip ligos atsiranda.

"Anksčiau biologų vizija buvo neryškus didelės ašinės ir horizontaliosios rezoliucijos", - sakė jis. "Tai atrodė kaip skaitytas laikraščiuose, išspausdintuose ant skaidraus plastiko, daugybė sluoksnių buvo sutapta. Pridedant veidrodį po pavyzdžiu, mes galime sukurti susiaurintą židinio vietą, kad būtų skaityti tik vieną laikraščio sluoksnį, kad kiekvienas žodis taptų visiškai aiškus. "

Jis pažymėjo, kad naujoji sistema leidžia mokslininkams pirmą kartą pamatyti branduolinių porų komplekso žiedinę struktūrą ir žmogaus kvėpavimo sincitijos viruso (hRSV) vamzdinę struktūrą. "Su šiuo paprastu, bet galingu ginklu, biologai gali išspręsti daugybę įdomių reiškinių, kurie praeityje buvo nematomi dėl netinkamos rezoliucijos, " pridūrė Xi.

Keičiant optinę sistemą buvo gana paprasta, tačiau pagal užsakymą pagamintiems veidrodžiams didėjančios ląstelės turėjo pritaikyti esamus biologinius metodus, sakė kitas partneris ir "Georgia Tech" ir Emory universiteto profesorius Philas Santangelas. Ląstelių auginimo veidrodžių metodus daugiausia sukūrė Ericas Alonas, Garsijos technikos mokslų daktaras, ir Hao Xie, Ph.D. studentas. Pekino universiteto ir "Georgia Tech" programa.

"Dauguma žmonių neauga veidrodžių ląstelių, todėl tam reikėjo tam tikrų veiksmų, kad ląstelių kultūros sąlygos būtų teisingos, - sakė Santangelas. "Mes turėjome įsitikinti, kad veidrodžio danga neveikia ląstelių augimo, o dažant ląsteles, kad juos fluorescuoti, taip pat reikia tam tikros adaptacijos. Galų gale, veidrodžių augimo ląstelės tapo paprasta".

Naujoji technika, vadinama veidrodiniu būdu sustiprinta, aksiška siaurėjanti, didelės raiškos (MEANS) mikroskopija, prasideda augančiais ląstelėmis, kurios turi būti ištirtos mažuose veidrodėlių gaminamuose pagal gamintoją Kinijoje. Ant ląstelių dedamas stiklo dangtelis, o veidrodis į įprastą skaidrią skaidrių dangtelį dedamas į fokusinį arba plačios srities mikroskopą.

Technika pagerina ašine skyra šešis kartus ir šoninės skiriamosios gebos dvigubai stimuliuotos emisijos nykimo (STED) nanoscopy. Pasak mokslininkų, gebėjimas padidinti skiriamąją gebą ir sumažinti ašinės dalies storį be lazerio galios didinimo yra labai svarbus biologinių pavyzdžių vaizdavimui, kuris negali toleruoti didelės lazerio galios.

Mokslininkams, norintiems tyrinėti struktūras ir molekules ląstelių viduje, trikdžių poveikis gali žymiai skirtis to, ką galima pastebėti.

"Dvi bangos, sąveikaujančios viena su kita, sukelia ryškumą tarp stiklo paviršių ir ląstelės, o kitos dalys tamsios", - paaiškino Santangelo, kuris yra Džordžijos biomedicininės inžinerijos departamento Wallace H. Coulter katedros docentas. Tech ir Emory universitetas. "Jie sukelia šviesą, kad būtų pašalinta iš kai kurių vietovių, taigi jūs gaunate tamsą ir tam tikrame regione yra ryškios vietos, o ne visi yra ryškūs".

Santangelas mano, kad ši technologija galėtų rasti plačias galimybes mokslininkams, kurie naudoja fluorescencinę mikroskopiją, kad ištirtų ląsteles ir pačių raumenų struktūras. Tolesni moksliniai tyrimai galėtų pagerinti padėtį, pvz., Sugebėjimą paversti veidrodžio paviršių, leidžiančią geriau valdyti, kaip galima vaizduoti ląsteles.

"Tai yra dar daugiau", - sakė jis. "Mes parodėme pagrindinę temą, kurią dabar galima taikyti kitais būdais".

Australijos, Kinijos ir JAV laiko skirtumai sudarė komandinio bendradarbiavimo iššūkį, tačiau mokslininkai teigia, kad darbas buvo labai vertingas.

"Sukurta veidrodiniu būdu sustiprinta didelės raiškos mikroskopija yra puikus pavyzdys, ko galima pasiekti bendradarbiaujant, tarptautiniams ir daugiadiscipliniams moksliniams tyrimams", - sakė Džinas, "UTS" biomedicininių medžiagų ir prietaisų iniciatyvos direktorius. "Tai yra didelis pasiekimas komandai ir laukui, ir tai, dėl kurios mes didžiuojamės, dalyvavo".

menu
menu