Akceptuję
W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczone w Państwa urządzeniu końcowym. Możecie Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności

Zamknij X
FMM

Naukowy styl życia

Nauka i biznes

Strona główna Informacje
Dodatkowy u góry
Labro na dole

Wiadomo, jak przejrzeć mikroskopem optycznym przez pierzynkę tkanki

Polscy badacze pokazali, jak za pomocą mikroskopu optycznego obrazować nanostruktury ukryte pod rekordowo grubą "pierzyną" tkanki. Rozwiązanie to pozwoli podglądać, co się dzieje w komórkach w ich naturalnym otoczeniu.

Klasyczne metody mikroskopii optycznej pozwalały oglądać w dużym powiększeniu tylko to, co dzieje się w wierzchniej warstwie badanej próbki - a więc to, co znajduje się tuż przy szkiełku mikroskopu. Tymczasem biolodzy czy medycy chcieliby oglądać z dużą rozdzielczością również to, co kryje się wewnątrz tkanki - na pewnej głębokości próbki. Bo dopiero tam - w naturalnych warunkach, pod "pierzynką" z innych komórek - zachodzą czasem takie procesy, których jeszcze nie rozumiemy. W tej sytuacji z pomocą przychodzą naukowcy z Politechniki Warszawskiej, wspierani przez ekspertów z University of Dundee w Wielkiej Brytanii i University of Technology Sydney w Australii.

"Opracowaliśmy mikroskop optyczny, który pozwala na oglądanie struktur i komórek w nanoskopijnej skali, ukrytych pod innymi komórkami" - mówi PAP dr Piotr Zdańkowski z Wydziału Mechatroniki Politechniki Warszawskiej.

Neuryt wraz z dołączonymi do niego synapsami (okrągłe elementy dołączone do „gałęzi”). Próbka obrazowana mikroskopem optycznym znajduje się na głębokości  80 mikrometrów – pod powierzchnią innych komórek. Źródło: dr Piotr Zdańkowski, ACS Nano https://doi.org/10.1021/acsnano.9b05891

Informuje, że pod mikroskopem będzie można oglądać nawet obiekty o średnicy 0,2 mikrometra, przykryte tkanką o grubości równej 80 mikrometrów (0,08 milimetra). A to oznacza, że badany obiekt może być ponad 400 razy mniejszy niż grubość tkanki, która go przykrywa. To rekord!

A przekładając to na makroskopową skalę to tak, jakby księżniczka była w stanie dojrzeć ziarnko grochu stojąc na czubku stosu pierzyn i materaców.

MIKROSKOPIA STED

W swoich badaniach naukowcy używają superrozdzielczego mikroskopu fluorescencyjnego z wymuszonym wygaszaniem emisji (STED). To mikroskop, w którym próbkę oświetla się światłem widzialnym (a więc nie np. elektronami czy promieniami rentgenowskimi). Dr Zdańkowski samodzielnie zbudował takie urządzenie. A instrumentów o takiej optyce - jak mówi - jest na świecie zaledwie kilka.

W mikroskopii STED, aby oglądać bardzo niewielki obiekt biologiczny, trzeba go najpierw wyznakować - spowodować, że przyczepi się do niego fluoryzująca cząsteczka. Kiedy oświetla się próbkę, np. niebieskim światłem lasera, marker zaczyna świecić na zielono. A za pomocą dodatkowych technik można jeszcze bardziej wyklarować obraz.

Za rozwój technik w zakresie mikroskopii STED m.in. jej twórca, Stefan Hell, otrzymał nagrodę Nobla z chemii w 2014 r.

ODWRÓCIĆ ZNIEKSZTAŁCENIA

"My proponujemy kolejne usprawnienie urządzenia" - mówi dr Zdańkowski. Dzięki zastosowaniu elementów optyki adaptacyjnej, znanych i szeroko wykorzystywanych w astronomii, można oglądać struktury dotąd niedostępne dla ludzkiego oka. Co więcej, stosując sprytne algorytmy odszumiania, można dodatkowo oddzielić ważne informacje od szumu.

„Szum skutecznie potrafi zamaskować struktury niewielkich rozmiarów, dlatego tak ważna jest jego sprawna numeryczna minimalizacja” - dodaje dr Maciej Trusiak, jeden ze współautorów prac.

Zespół dr. Zdańkowskiego pokazał, jak oglądać nanostruktury komórek macierzystych (takie jak neuryty), ukryte pod grubą pierzynką z innych komórek macierzystych. Badania, których pierwszym autorem jest dr Zdańkowski - ukazały się w prestiżowym czasopiśmie ACS Nano.

ANTYASTYGMATYZM

Kiedy ktoś ma astygmatyzm (jedna z aberracji optycznych), jego oko zniekształca obraz, przez co nie widzi on najlepiej. Aby to skorygować, pacjent dostaje soczewki, które tak zniekształcą obraz, że zerują zniekształcenie w oku. Podobne rozwiązanie – wprowadzenie aberracji, aby zniwelować aberracje - wykorzystuje w swoim mikroskopie dr Zdańkowski.

"Obraz, który przechodzi przez komórki, jest zdeformowany" - mówi dr Zdańkowski. Wyjaśnia, że komórki są w miarę przejrzyste, ale mają inną (i lokalnie zmienną) gęstość niż powietrze. A światło, podróżując przez tkankę, wielokrotnie się załamuje. "Możemy jednak komputerowo wyliczyć, jakie jest to zniekształcenie światła - tzw. aberracja, która rozmywa obraz" - mówi. A wtedy można zamodelować światło oświetlające obiekt, aby w kamerze powstał obraz tak wyraźny, jak to tylko możliwe.

Do oświetlenia próbki w rozwiązaniu z PW nie wystarczy zwykłe światełko lampki czy lasera. Będzie to raczej światło lasera, które przejdzie najpierw przez dostosowaną do danej tkanki mapę aberracji. Dzięki temu światło może pokona dość skomplikowaną drogę z mikroskopu do badanej struktury i ze struktury do kamery mikroskopu, ale za to obraz będzie bardziej klarowny. Etap projektowania dotyczy zatem nie tylko samego układu optycznego i numerycznych algorytmów rekonstrukcji obrazu ale także ”uszycia na miarę” kształtu wiązki oświetlającej.

Zmiana oświetlenia będzie więc tu analogiczna do sytuacji założenia soczewki przez osobę z astygmatyzmem: błąd się wyzeruje.

WYŚCIG TRWA

"Możliwe jednak, że za jakiś czas ktoś nas wyprzedzi i pokaże, jak oglądać próbki jeszcze mniejsze i na jeszcze większych głębokościach. Dlatego tak ważne jest odpowiednie finansowanie badań naukowych, aby wciąż być liczącym się graczem w tym wyścigu" - podsumowuje naukowiec.

Badania zostały w części sfinansowane z grantów europejskich Marie Curie Actions (PHOQUS) i krajowych OPUS Narodowego Centrum Nauki i NAWA.

Źródło: pap.pl


Drukuj PDF
wstecz Podziel się ze znajomymi

Recenzje




Informacje dnia: Polimer o właściwościach przeciwgrzybiczych Stypendia ministra nauki dla niemal 400 studentów Skuteczniejsze leczenie chorych na nowotwory krwi Tylko 36% transgranicznych wód podziemnych ma ochronę Technologia ultradźwiękowa w diagnostyce chorób Palacze mają w brzuchu więcej tłuszczu Polimer o właściwościach przeciwgrzybiczych Stypendia ministra nauki dla niemal 400 studentów Skuteczniejsze leczenie chorych na nowotwory krwi Tylko 36% transgranicznych wód podziemnych ma ochronę Technologia ultradźwiękowa w diagnostyce chorób Palacze mają w brzuchu więcej tłuszczu Polimer o właściwościach przeciwgrzybiczych Stypendia ministra nauki dla niemal 400 studentów Skuteczniejsze leczenie chorych na nowotwory krwi Tylko 36% transgranicznych wód podziemnych ma ochronę Technologia ultradźwiękowa w diagnostyce chorób Palacze mają w brzuchu więcej tłuszczu

Partnerzy

GoldenLine Fundacja Kobiety Nauki Job24 Obywatele Nauki NeuroSkoki Portal MaterialyInzynierskie.pl Uni Gdansk MULTITRAIN I MULTITRAIN II Nauki przyrodnicze KOŁO INZYNIERÓW PB ICHF PAN FUNDACJA JWP NEURONAUKA Mlodym Okiem Polski Instytut Rozwoju Biznesu Analityka Nauka w Polsce CITTRU - Centrum Innowacji, Transferu Technologii i Rozwoju Uniwersytetu Akademia PAN Chemia i Biznes Farmacom Świat Chemii Forum Akademickie Biotechnologia     Bioszkolenia Geodezja Instytut Lotnictwa EuroLab

Szanowny Czytelniku!

 
25 maja 2018 roku zacznie obowiązywać Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016 r (RODO). Potrzebujemy Twojej zgody na przetwarzanie Twoich danych osobowych przechowywanych w plikach cookies. Poniżej znajdziesz pełny zakres informacji na ten temat.
 
Zgadzam się na przechowywanie na urządzeniu, z którego korzystam tzw. plików cookies oraz na przetwarzanie moich danych osobowych pozostawianych w czasie korzystania przeze mnie ze strony internetowej Laboratoria.net w celach marketingowych, w tym na profilowanie i w celach analitycznych.

Kto będzie administratorem Twoich danych?

Administratorami Twoich danych będziemy my: Portal Laboratoria.net z siedzibą w Krakowie (Grupa INTS ul. Czerwone Maki 55/25 30-392 Kraków).

O jakich danych mówimy?

Chodzi o dane osobowe, które są zbierane w ramach korzystania przez Ciebie z naszych usług w tym zapisywanych w plikach cookies.

Dlaczego chcemy przetwarzać Twoje dane?

Przetwarzamy te dane w celach opisanych w polityce prywatności, między innymi aby:

Komu możemy przekazać dane?

Zgodnie z obowiązującym prawem Twoje dane możemy przekazywać podmiotom przetwarzającym je na nasze zlecenie, np. agencjom marketingowym, podwykonawcom naszych usług oraz podmiotom uprawnionym do uzyskania danych na podstawie obowiązującego prawa np. sądom lub organom ścigania – oczywiście tylko gdy wystąpią z żądaniem w oparciu o stosowną podstawę prawną.

Jakie masz prawa w stosunku do Twoich danych?

Masz między innymi prawo do żądania dostępu do danych, sprostowania, usunięcia lub ograniczenia ich przetwarzania. Możesz także wycofać zgodę na przetwarzanie danych osobowych, zgłosić sprzeciw oraz skorzystać z innych praw.

Jakie są podstawy prawne przetwarzania Twoich danych?

Każde przetwarzanie Twoich danych musi być oparte na właściwej, zgodnej z obowiązującymi przepisami, podstawie prawnej. Podstawą prawną przetwarzania Twoich danych w celu świadczenia usług, w tym dopasowywania ich do Twoich zainteresowań, analizowania ich i udoskonalania oraz zapewniania ich bezpieczeństwa jest niezbędność do wykonania umów o ich świadczenie (tymi umowami są zazwyczaj regulaminy lub podobne dokumenty dostępne w usługach, z których korzystasz). Taką podstawą prawną dla pomiarów statystycznych i marketingu własnego administratorów jest tzw. uzasadniony interes administratora. Przetwarzanie Twoich danych w celach marketingowych podmiotów trzecich będzie odbywać się na podstawie Twojej dobrowolnej zgody.

Dlatego też proszę zaznacz przycisk "zgadzam się" jeżeli zgadzasz się na przetwarzanie Twoich danych osobowych zbieranych w ramach korzystania przez ze mnie z portalu *Laboratoria.net, udostępnianych zarówno w wersji "desktop", jak i "mobile", w tym także zbieranych w tzw. plikach cookies. Wyrażenie zgody jest dobrowolne i możesz ją w dowolnym momencie wycofać.
 
Więcej w naszej POLITYCE PRYWATNOŚCI
 

Newsletter

Zawsze aktualne informacje