2021年伊始 ， 顯微鏡技術也迎來新的跨越 。
光物理學家開發(fā)出一種新方法 ， 利用現有顯微鏡技術 ， 無需添加染色劑或熒光染料 ， 就能更詳細地觀察活細胞內部 。
一種熒光壽命顯微鏡技術 ， 能夠使用頻率梳而不是機械部件來觀察動態(tài)生物現象 。
“我認為無標簽技術將是一個重要的研究方向 。 特別是以無標簽的方式對細胞內外病毒和外來體等小顆粒進行測量的技術將是未來成像設備的一個趨勢 。 ”
其中一項研究的領導者、日本東京大學光子科學與技術研究所副教授Takuro Ideguchi在接受《中國科學報》采訪時表示 。
更大范圍 更小相位變化
由于單個細胞幾乎是半透明的 ， 因此顯微鏡照相機必須能探測到穿過部分細胞的光線的極其細微的差異 。 這些差異被稱為光的相位 。 相機圖像傳感器則受到它們能檢測到的光相位差的限制 ， 即動態(tài)范圍 。
“為了使用同一圖像傳感器看到更詳細的信息 ， 我們必須擴大動態(tài)范圍 ， 這樣就可以探測到更小的光相位變化 。 ”
Ideguchi說 ， “更大的動態(tài)范圍允許我們測量小型和大型的相位圖像 。 例如 ， 如果測量一個細胞 ， 細胞的主干會產生大的相位變化 ， 而細胞內的小顆粒/分子會產生小的相位變化 。 為了使兩者可視化 ， 我們必須擴大測量的動態(tài)范圍 。 ”
該研究小組開發(fā)了一種技術 ， 通過兩次曝光分別測量光相位的大小變化 ， 然后將它們無縫連接起來 ， 制造出詳細的最終圖像 。
他們將這種方法命名為自適應動態(tài)范圍偏移定量相位成像（ADRIFT-QPI） 。 相關論文近日發(fā)表于《光：科學與應用》 。
一直以來 ， 定量相位成像是觀察單個細胞的有力工具 ， 它允許研究人員進行詳細的測量 ， 比如根據光波的位移跟蹤細胞的生長速度 。 然而 ， 由于圖像傳感器的飽和容量較低 ， 該方法無法跟蹤細胞內及周圍的納米顆粒 。
而新方法克服了定量相位成像的動態(tài)范圍限制 。 在ADRIFT-QPI中 ， 相機需要兩次曝光 ， 并產生一個最終圖像 ， 其靈敏度是傳統定量相顯微鏡的7倍 。
兩次曝光 告別光毒
第一次曝光是用常規(guī)的定量相位成像產生的——平的光脈沖指向樣品 ， 并在它通過樣品后測量光的相移 。 計算機圖像分析程序基于第一次曝光的圖像 ， 快速設計一個反射樣品圖像 。
然后 ， 研究人員用一個叫做波前整形裝置的獨立組件 ， 用更高強度的光產生一種“光雕塑” ， 以獲得更強的照明 ， 并向樣品發(fā)出脈沖 ， 進行第二次曝光 。
如果第一次曝光產生的圖像是樣品的完美代表 ， 第二次曝光的雕刻光波將以不同的相位進入并穿過樣品 ， 最終只能看到一個黑暗的圖像 。
“有趣的是 ， 我們在某種程度上抹去了樣本的圖像 。 實際上 ， 我們幾乎什么都不想看到 。 我們去掉了大的結構 ， 這樣就能看到小的細節(jié) 。 ”
Ideguchi解釋道 ， 由于第一次測量中存在較大的相位對象 ， 受動態(tài)范圍的限制 ， 無法對較小的相位對象進行可視化 ， 研究人員稱之為“洗掉” 。
他們需要第二次測量觀察動態(tài)范圍移位的小相位物體的細節(jié) 。
此外 ， 該方法不需要特殊的激光、顯微鏡或圖像傳感器 ， 研究人員可以使用活細胞 ， 而且不需要任何染色或熒光 ， 出現光毒性的可能性很小 。
光毒性是指用光殺死細胞 ， 這也是其他成像技術如熒光成像面臨的一個問題 。
改造熒光成像
實際上 ， 熒光顯微鏡廣泛用于生物化學和生命科學 ， 因為它允許科學家直接觀察細胞及其內部和周圍的某些化合物 。 熒光分子能吸收特定波長范圍內的光 ， 然后在較長的波長范圍內重新發(fā)射 。
推薦閱讀
- 紅色手抄報 紅色畫報
- 志愿填報流程 網上志愿填報流程
- 什么什么心的成語 是什么什么心
- 重陽節(jié)手抄報 重陽節(jié)手抄報怎么畫
- 反應堆、加速器： 其實離生活很近
- 繁茂的近義詞是什么 近義詞是什么
- 開戶行查詢 開戶行怎么查詢
- 簡約昵稱二字 簡約昵稱
- 花茶有哪些 花茶的種類
- 個性簽名很簡單 簡單大氣的個性簽名