Lepsze obrazowanie dzięki zastosowaniu technologii „light sheet”
Przeskanowanie próbki cienką warstwą światła umożliwia uzyskanie wysoko kontrastowego obrazu żywej próbki przy minimalnym poziomie naświetlania, fotowybielania czy uszkodzeń. Drugi szerokokątny obiektyw ustawiony pod odpowiednim kątem względem warstwy światła pozwala szybko uzyskać trójwymiarowy obraz próbki. Dzięki temu ta technologia doskonale nadaje się do badania rozwoju próbek biologicznych oraz ewolucji chorób neurodegeneracyjnych. Jednakże rozdzielczość i kontrast obrazów głębszych warstw tkanki mózgowej nadal jest ograniczona, ponieważ nadmiarowe i rozproszone światło tworzą nieprzejrzyste tło zaburzające całość obrazu. Obecnie dobrą rozdzielczość w przypadku mikroskopów „light sheet” można uzyskać wyłącznie dla względnie przezroczystych próbek. Z tego powodu uczestnicy projektu SURE-ALISM (Super resolution adaptive light sheet microscopy for high resolution volumetric imaging in turbid specimen) zbadali wpływ użytego materiału biologicznego na jakość obrazu, aby lepiej poznać technologię „light sheet” i znaleźć sposób na przezwyciężenie istniejących ograniczeń. Badacze przeanalizowali zmiany rozmycia w przestrzeni trójwymiarowej próbki o objętości jednego milimetra sześciennego i opracowali algorytm szacujący wielkość rozmycia. Mimo że poprawa jakości obrazu była wyraźna, dotyczyła ona jednak tylko fragmentu próbki znajdującego się najbliżej obiektywu. Naukowcy zbudowali więc mikroskop „light sheet” z adaptacyjnym układem optycznym, który koryguje aberracje indukowane przez próbkę, dając o wiele ostrzejszy obraz. Pierwszy adaptacyjny układ optyczny został stworzony z myślą o pokonaniu turbulencji atmosferycznych zakłócających obserwacje astronomiczne. Ostatnim etapem projektu było opracowanie nowego mechanizmu kontrastowego, który pozwoli w prosty sposób odróżnić żądane struktury od struktur autofluorescencyjnych i rozproszonego światła laserowego. Badania wykazały, że ten nowy mechanizm zapewnia 400 razy większy kontrast, zaś dalsze testy z użyciem komórek i bakterii dowiodły jego biokompatybilności. Rozszerzając granice obecnej mikroskopii „light sheet”, projekt SURE-ALISM pozwala naukowcom lepiej poznać procesy biologiczne oraz związane z nimi nieprawidłowości.
Słowa kluczowe
Mikroskopy „light sheet”, choroby neurodegeneracyjne, SURE-ALISM, adaptacyjne układy optyczne, mechanizm działania środka kontrastowego
