Nowy mikroskop daje wgląd w mikrośrodowisko
Celem projektu DR-NANO (Depth-resolved optical nanoscopy) było stworzenie mikroskopu fluorescencyjnego do badania biomateriałów miękkich i przeprowadzania obrazowania biologicznego. Naukowcy opracowali nanośrodowiskowy mikroskop fluorescencyjny, umożliwiający wizualizację grubych preparatów poza ograniczeniami dyfrakcyjnymi. Konwencjonalne techniki mikroskopii fluorescencyjnej, takie jak mikroskopia konfokalna i dwufotonowa, nie osiągają rozdzielczości przestrzennej wymaganej do pomiarów w nanoskali. Techniki bazujące na najnowocześniejszej trójwymiarowej superrozdzielczej mikroskopii optycznej umożliwiają ograniczoną penetrację do głębokości mniejszej niż 5 mikronów. Naukowcy stworzyli w związku z tym nowy mikroskop, bazujący na podświetleniu warstwy konfokalnej preparatu oraz detekcji 4Pi emitowanej fluorescencji. Umożliwiło to lokalizację sond fluorescencyjnych w trzech wymiarach, w określonych warstwach preparatu. Stworzono, przetestowano i zwiększono rozdzielczość względem głębokości układu podświetlenia i detekcji mikroskopu. Wykazano możliwości dwuwymiarowego obrazowania i śledzenia sond fluorescencyjnych w grubych biożelach oraz roztworach F-aktyny przy użyciu unikalnej dla projektu metody śledzenia wielu cząsteczek. Nowy mikroskop został również wykorzystany do przetestowania fotoaktywowanych molekuł fluorescencyjnych w nanoobrazowaniu grubych preparatów. Jednocześnie zastosowano stworzony w ramach projektu algorytm lokalizacji molekularnej. Naukowcy przetestowali następnie działanie mikroskopowej ścieżki ochrony 4Pi w lokalizacji osiowej, uzyskując 13-nanometrową precyzję. Jest to obiecujące w przypadku obrazowania poza ograniczeniami dyfrakcyjnymi i trójwymiarowego śledzenia w grubych próbkach. Stworzony przez zespół projektu mikroskop stanowi nowe narzędzie do szczegółowego badania nanośrodowiska materiałów złożonych. Daje nowe możliwości precyzyjnych pomiarów różnorodnych struktur i właściwości mechanicznych materii miękkiej na znaczniejszych głębokościach. Projekt DR-NANO umożliwi tworzenie ulepszonych biomateriałów i terapii nanomedycznych, co wpłynie na europejską doskonałość oraz konkurencyjność w ważnej dziedzinie nanoobrazowania optycznego.
Słowa kluczowe
Fluorescencja, mikroskop, DR-NANO, biomateriały miękkie, wizualizacja poza ograniczeniami dyfrakcyjnymi, sondy fluorescencyjne, nanoobrazowanie, 4Pi, terapie nanomedyczne
