Forscher der Universität Tokio haben entwickelt eine neue Sichtweise auf lebende Zellen mit siebenmal höherer Empfindlichkeit. Die neue Methode heißt Adaptive quantitative Phasenverschiebung mit dynamischer Phasenverschiebung ADRIFT-QPI und ist eine Art Mikroskopietechnologie.
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Der Dynamikbereich
Um in durchscheinenden lebenden Zellen effizient sehen zu können, müssen Mikroskopkameras Unterschiede im Licht erkennen, das durch Teile der Zelle fällt, die als Lichtphase bezeichnet werden. Die Menge der Lichtphasendifferenz, die Kamerabild Sensoren können erkennen, wird als Dynamikbereich bezeichnet, und dieser Unterschied begrenzt die heutigen Sensoren.
„Um mit demselben Bildsensor mehr Details zu sehen, müssen wir den Dynamikbereich erweitern, damit wir kleinere Phasenänderungen des Lichts erfassen können“, sagte Associate Professor Takuro Ideguchi vom Institut für Photonenwissenschaft und -technologie der Universität Tokio.
„Unsere ADRIFT-QPI-Methode benötigt keinen speziellen Laser, kein spezielles Mikroskop oder Bildsensoren. Wir können lebende Zellen verwenden, wir benötigen keine Flecken oder Fluoreszenz und es besteht nur eine sehr geringe Wahrscheinlichkeit einer Phototoxizität.“
Quantitative Phasenabbildung sendet einen Lichtimpuls in Richtung Zelle. Das System misst dann die Phasenverschiebung der Lichtwellen, nachdem sie die Zelle passiert haben, und die Computeranalyse rekonstruiert aus den Ergebnissen ein Bild.
Zwei Aufnahmen
ADRIFT-QPI geht mit dieser Methode noch einen Schritt weiter, indem zwei Aufnahmen gemacht werden, um a zu erzeugen. endgültiges Bild . Die erste besteht aus quantitativer Phasenabbildung, die zweite zeigt winzige Lichtphasendifferenzen, die zuvor von größeren Unterschieden überschattet wurden.
Eine stärkere Beleuchtung bei der zweiten Belichtung ermöglicht es den Forschern, diese winzigen Lichtphasendifferenzen zu messen. Schließlich rekonstruiert die Computeranalyse ein Bild aus den beiden Belichtungen.
Mit dieser Methode können Experten winzige Partikel im Kontext der gesamten lebenden Zelle sehen.
"Zum Beispiel könnten kleine Signale von nanoskaligen Partikeln wie Viren oder Partikeln, die sich innerhalb und außerhalb einer Zelle bewegen, erkannt werden, was die gleichzeitige Beobachtung ihres Verhaltens und des Zellzustands ermöglicht", sagte Ideguchi.