تیمی از محققان به سرپرستی آنا-کارین گوستاوسون در دانشگاه رایس، یک پلت فرم تصویربرداری نوآورانه ایجاد کرده اند که نوید بهبود درک ما از ساختارهای سلولی در مقیاس نانو را می دهد. این پلتفرم که soTILT3D برای ورق نوری کج تک هدفه با توابع پخش نقطه سه بعدی (PSFs) نامیده می شود، پیشرفت های قابل توجهی در میکروسکوپ با وضوح فوق العاده ارائه می دهد و امکان تصویربرداری سه بعدی سریع و دقیق از چندین ساختار سلولی را فراهم می کند در حالی که محیط خارج سلولی را می توان کنترل و به طور انعطاف پذیر تنظیم کرد. . این تحقیق اخیرا در Nature Communications منتشر شده است.
مطالعه سلولها در مقیاس نانو بینشهایی را در مورد مکانیسمهای پیچیدهای که رفتار سلولی را هدایت میکنند، فراهم میکند و محققان را قادر میسازد تا جزئیاتی را که برای درک سلامت و بیماری ضروری هستند، کشف کنند. این جزئیات می تواند نشان دهد که چگونه تعاملات مولکولی به عملکردهای سلولی کمک می کند، که برای پیشرفت درمان های هدفمند و درک پاتوژنز بیماری حیاتی است.
در حالی که میکروسکوپ فلورسانس معمولی برای مطالعه ساختارهای سلولی مفید بوده است، توسط پراش نور محدود شده است و توانایی آن را برای تشخیص ویژگی های کوچکتر از چند صد نانومتر محدود می کند. علاوه بر این، در حالی که میکروسکوپ با وضوح فوق العاده تک مولکولی، بینش های پیشگامانه ای را در مورد ساختارهای بیولوژیکی در مقیاس نانو ارائه کرده است، تکنیک های موجود اغلب از فلورسانس پس زمینه بالا و سرعت تصویربرداری کند رنج می برند، به ویژه هنگامی که با نمونه های ضخیم یا توده های سلولی پیچیده سروکار داریم. آنها همچنین معمولاً فاقد کنترل دقیق و قابل تنظیم محیط نمونه هستند.
پلتفرم soTILT3D مستقیماً به این چالش ها می پردازد. soTILT3D با ادغام هم افزایی یک صفحه نور زاویه دار، یک سیستم میکروسیال نانو چاپ شده و ابزارهای محاسباتی پیشرفته، به طور قابل توجهی دقت و سرعت تصویربرداری را بهبود می بخشد و امکان تجسم واضح تر از نحوه تعامل ساختارهای سلولی مختلف در مقیاس نانو را فراهم می کند. حتی در نمونه های مرسوم چالش برانگیز.
نوآوری های کلیدی
پلت فرم soTILT3D از یک صفحه نور کج تک هدفه برای روشن کردن انتخابی برش های نازک یک نمونه استفاده می کند و کنتراست را با کاهش فلورسانس پس زمینه از مناطق خارج از فوکوس، به ویژه در نمونه های بیولوژیکی ضخیم مانند سلول های پستانداران، به طور موثر افزایش می دهد.
ورق نوری با استفاده از همان عدسی شیئی که در میکروسکوپ برای تصویربرداری استفاده میشود، تشکیل میشود، و کاملاً هدایتپذیر است، برای حذف آثار سایهای که در میکروسکوپ ورق نوری رایج است و زاویهدار است تا امکان تصویربرداری را تا سطح پوششی فراهم کند. گوستاوسون، استادیار شیمی در رایس و نویسنده مسئول این مطالعه گفت. “این به ما امکان می دهد کل نمونه ها را از بالا به پایین با دقت بهبود یافته تصویر کنیم.”
این پلتفرم همچنین دارای یک سیستم میکروسیال طراحی شده سفارشی با یک میکروآینه فلزی قابل تنظیم تعبیه شده است که کنترل دقیق محیط خارج سلولی را امکان پذیر می کند و امکان تبادل سریع محلول را فراهم می کند که برای تصویربرداری متوالی چند هدفه بدون تغییر رنگ ایده آل است و در عین حال امکان انعکاس نور را نیز فراهم می کند. ورق به نمونه
نحیما سلیبا، نویسنده اول مقاله در کنار گابریلا، دانشجوی فارغ التحصیل، گفت: «طراحی و هندسه تراشه میکروسیال و درج نانوچاپ شده با میکروآینه را می توان به راحتی برای نمونه ها و مقیاس های طولی مختلف تطبیق داد و تطبیق پذیری را در تنظیمات آزمایشی مختلف فراهم کرد. گاگلیانو، که با موسسه اسمالی-کرل و برنامه فارغ التحصیل فیزیک کاربردی در رایس نیز مرتبط است.
علاوه بر این، soTILT3D از ابزارهای محاسباتی مانند یادگیری عمیق برای تجزیه و تحلیل غلظتهای بالاتر فلوروفور برای بهبود سرعت تصویربرداری و الگوریتمهایی برای تصحیح رانش در زمان واقعی استفاده میکند که تصویربرداری پایدار و با دقت بالا را در مدت زمان طولانی امکانپذیر میکند.
منبع:news-medical
