Membuka kunci dunia nano pada peralatan lab biologi standar – Sains Terkini


Kemampuan untuk mengamati bagaimana kehidupan bekerja pada tingkat skala nano adalah tantangan besar di zaman kita.

Mikroskop optik standar dapat gambar sel dan bakteri tetapi tidak fitur skala nano mereka yang kabur oleh efek fisik yang disebut difraksi.

Mikroskop optik telah berevolusi selama dua dekade terakhir untuk mengatasi batas difraksi ini; Namun, apa yang disebut teknik super-resolusi ini biasanya membutuhkan prosedur instrumentasi atau pencitraan yang mahal dan rumit.

Sekarang, para peneliti Australia dari Pusat Keunggulan ARC untuk Nanoscale BioPhotonics (CNBP) melaporkan di Komunikasi Alam cara sederhana untuk melewati batasan difraksi menggunakan alat pencitraan optik standar.

Penulis utama Dr Denitza Denkova, dan Dr Martin Ploschner dari simpul CNBP di Macquarie University mengatakan, "Bekerja sama dengan ahli biologi telah mengilhami kami untuk mencari solusi yang dapat mengubah resolusi-super dari metode pencitraan yang kompleks dan mahal menjadi bio-harian. teknik pencitraan. "

Dr Ploschner menjelaskan bagaimana teknik ini bekerja: "Kami telah mengidentifikasi jenis penanda fluorescent tertentu, yang disebut nanopartikel upconversion, yang dapat masuk ke dalam rezim di mana cahaya yang dipancarkan dari partikel tumbuh secara tiba-tiba – dengan cara yang sangat linier – ketika meningkatkan intensitas cahaya eksitasi. Penemuan utama kami adalah bahwa jika efek ini dieksploitasi di bawah kondisi pencitraan yang tepat, setiap mikroskop optik pemindaian standar dapat secara spontan gambar dengan resolusi super. "

"Meskipun kami telah memilih untuk menunjukkan eksitasi-emisi eksitasi-linear (USEE) upconversion pada salah satu jenis mikroskop optik yang paling umum digunakan – mikroskop confocal – hampir semua jenis mikroskop pemindaian atau mikroskop yang melibatkan variasi dalam intensitas pencahayaan dapat mengambil manfaat dari peningkatan resolusi secara spontan ini. "

Dr Denitza Denkova mengatakan pendekatan uSEE meningkatkan resolusi di luar batas difraksi hanya dengan mengurangi intensitas pencahayaan.

"Pendekatan kami bekerja dalam arah yang berlawanan dengan semua metode resolusi-super lain yang ada; semakin rendah daya laser, semakin baik resolusi dan semakin rendah risiko kerusakan-foto pada sampel-bio," katanya.

"Yang terbaik dari semuanya, resolusi super dapat dicapai tanpa modifikasi pengaturan dan pemrosesan gambar. Dengan demikian, metode ini memiliki potensi untuk memasuki laboratorium biologi apa pun, dengan praktis tanpa biaya tambahan."

"Nilai pekerjaan kami adalah dalam mewujudkan teknik, untuk pertama kalinya, dalam pengaturan biologis 3D, menggunakan partikel biologis yang nyaman. Kami menyarankan modifikasi komposisi nanopartikel dan kondisi pencitraan, yang memicu resolusi super spontan untuk terjadi di bawah konfigurasi mikroskop yang relevan secara praktis. Kami juga mengembangkan kerangka teori yang memungkinkan pengguna akhir untuk menyesuaikan komposisi partikel dan kondisi pencitraan dan mencapai resolusi-super dalam pengaturan laboratorium mereka sendiri. "

"Pekerjaan kami memungkinkan para mikroskopis untuk mencari cara baru dengan alat mereka yang ada."

Pemimpin simpul CNBP di Universitas Macquarie, Profesor James Piper AM, yang juga seorang penulis di atas kertas, mengatakan konsep ini telah ada untuk sementara waktu, tetapi realisasi praktisnya sulit dipahami karena kebutuhan untuk menggabungkan bidang penelitian biologi yang berbeda, ilmu material, teknik optik dan fisika.

"CNBP menawarkan platform pertemuan ideal bagi para ilmuwan dengan beragam keahlian untuk menggabungkan kekuatan dan membawa ide dari papan gambar ke alat pencitraan praktis," kata Profesor Piper.

Ilmuwan CNBP yang berafiliasi dengan Macquarie University, RMIT University, dan Griffith University mengerjakan proyek ini.

Referensi:

Bahan disediakan oleh Universitas Macquarie. Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjangnya.

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.