«Великий унифицированный микроскоп» способен видеть структуры как микро-, так и наномасштаба.

от

Исследователи из Токийского университета создали микроскоп, который может обнаруживать сигнал в диапазоне интенсивности, в 14 раз более широком, чем обычные микроскопы. Более того, наблюдения проводятся без использования дополнительных красителей.

Это означает, что метод бережно относится к клеткам и подходит для долгосрочных наблюдений, что открывает перспективы для применения в тестировании и контроле качества в фармацевтической и биотехнологической отраслях. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.

Роль микроскопов в развитии науки

Микроскопы играют ключевую роль в развитии науки с XVI века. Однако прогресс требовал не только более чувствительного и точного оборудования и анализа, но и более специализированного. Поэтому современные передовые методы должны учитывать компромиссы.

Количественная фазовая микроскопия (QPM) и интерферометрическая рассеивающая микроскопия (iSCAT)

Количественная фазовая микроскопия (QPM) использует рассеянный вперёд свет и может обнаруживать структуры на микроуровне (в данном исследовании — более 100 нанометров), но не меньше. Поэтому этот метод в основном использовался для получения статических изображений относительно сложных клеточных структур.

Интерферометрическая рассеивающая микроскопия (iSCAT), напротив, использует рассеянный назад свет и может обнаруживать структуры размером с отдельные белки. Таким образом, её можно использовать для «отслеживания» отдельных частиц, позволяя понять динамические изменения внутри клетки, но она не может обеспечить такой всесторонний обзор, как QPM.

«Я хотел бы понять динамические процессы внутри живых клеток, используя неинвазивные методы», — говорит Кохки Хори, один из первых авторов.

Таким образом, исследовательская группа, включая Хори, Кейитичиро Тода, Такуму Накамуру и Такуро Идегучи, решила выяснить, можно ли, измеряя одновременно оба направления света, преодолеть компромисс и выявить широкий диапазон размеров и движений на одном изображении.

Тестирование нового микроскопа

Чтобы проверить идею и подтвердить, что их недавно созданный микроскоп работает так, как ожидалось, исследователи решили понаблюдать за тем, что происходит во время гибели клеток. Они записали одно изображение, кодирующее информацию как о прямом, так и об обратном свете.

«Наша самая большая задача, — объясняет Тода, другой первый автор, — заключалась в том, чтобы чётко разделить два вида сигналов на одном изображении, сохраняя при этом низкий уровень шума и избегая смешивания между ними».

В результате они смогли количественно оценить не только движение клеточных структур (микро), но и крошечных частиц (нано). Кроме того, сравнивая прямой и обратный рассеянный свет, они могли также оценить размер каждой частицы и показатель преломления, свойство, описывающее, насколько свет отклоняется или рассеивается при прохождении через частицы.

«Мы планируем изучать ещё более мелкие частицы, — говорит Тода, уже думая о будущих исследованиях, — такие как экзосомы и вирусы, и оценивать их размер и показатель преломления в различных образцах. Мы также хотим выяснить, как живые клетки движутся к гибели, контролируя их состояние и перепроверяя наши результаты с помощью других методов».

Предоставлено Токийским университетом.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте