Микроскопия за пределами разрешения
Польско-израильская команда во главе с Др. Радек Лапкевич с физического факультета Варшавского университета представил в журнале "Optica" новый революционный метод микроскопии, теоретически не имеющий предела разрешения.
Исследование было объявлено Фондом польской науки (FNP) в сообщении PAP. Доктор Лапкевич - получатель программы ПЕРВАЯ КОМАНДА.
Развитие наук о жизни и медицины требует наблюдения за все более мелкими объектами - например, структурой и взаимодействием белков в клетках. Наблюдаемые образцы не должны отличаться от структур, встречающихся в организме в природе, поэтому методы и реагенты не должны использоваться слишком агрессивно.
Классический оптический микроскоп имеет недостаточное разрешение. Из-за длины волны света такой микроскоп не позволяет получать изображения структур размером менее 250 нанометров (половина длины волны зеленого света). Объекты, которые расположены ближе друг к другу, больше не различимы. Это так называемое дифракционное ограничение.
Электронный микроскоп имеет разрешение на несколько порядков выше, чем световой микроскоп, но он позволяет нам наблюдать только мертвые объекты, помещенные в вакуум и бомбардируемые электронным лучом. Речь идет не об изучении живых организмов или естественных процессов в них.
Источник изображения: Optica Vol. 7, Issue 10, pp. 1308-1316 (2020) •https://doi.org/10.1364/OPTICA.399600
Решением является флуоресцентный микроскоп высокого разрешения (исследования в этой области визуализации получили Нобелевскую премию в 2008 и 2014 годах). Как напоминается в сообщении, уже существует несколько методов флуоресцентной микроскопии. Методы PALM, STORM или STED характеризуются высоким разрешением и позволяют различать объекты, расстояние между которыми составляет всего десяток нанометров. Однако требуется длительное время воздействия и сложная подготовка биопрепаратов. С другой стороны, SIM- или ISM-микроскопия - простые в использовании методы, но со значительно ограниченным разрешением - они позволяют видеть структуры, размер которых всего в два раза меньше дифракционного предела. Доктор Радек Лапкевич из Лаборатории квантовой оптики физического факультета Варшавского университета, а также Александра Срода и Адриан Маковски, студенты Варшавского университета естественных наук, вместе с командой Дэна Орона из Института Вейцмана в Израиле улучшили существующий метод ISM. и представила новую технологию - сканирующую микроскопию оптических флуктуационных изображений со сверхвысоким разрешением (SOFISM). Им удалось показать, что дифракционный предел превышен четыре раза, сообщает FNP.
«SOFISM предлагает компромисс между простотой использования и разрешающей способностью. Мы считаем, что наш метод может заполнить нишу между сложными, трудными в использовании методами с очень высоким разрешением и низкими, но простыми в использовании методами. SOFISM не имеет теоретический предел разрешения, но он имеет в нашей работе мы представили результаты, в которых мы превысили дифракционный предел в четыре раза. В статье мы также показали, что метод SOFISM имеет высокий потенциал для визуализации трехмерных биологических структур », - говорит доктор . Радек Лапкевич, цитируемый в сообщении.
Метод, разработанный варшавскими физиками, технически очень доступен. Как мы читаем в коммюнике, достаточно немного изменить конфокальный микроскоп, обычно используемый в лабораториях (замена фотоумножителя на массивный детектор SPAD), чтобы немного увеличить время измерения и изменить процедуру обработки данных.
«До недавнего времени матричные детекторы SPAD были дорогими и неадекватными для таких приложений, как наше. В последнее время ситуация изменилась. С прошлого года появились новые детекторы SPAD, которые включают в себя как технологию, так и ценовые барьеры были устранены. Поэтому мы считаем, что флуоресцентная микроскопия такие методы, как SOFISM, могут стать обычными методами микроскопических исследований в течение нескольких лет ". - подчеркивает д-р. Лапкевич.
Публикация здесь найти.