Forskere lærte fluorescerende mikroskop til automatisk at tilpasse sig enhver prøve

Et internationalt hold af fysikere fandt en ny måde at forbedre billeder opnået ved fluorescensmikroskopi. Metoden er baseret på adaptiv optik og indebærer en automatisk korrektion af aberrationer. I øvrigt, denne korrektion er baseret på kvaliteten af ​​individuelle pixels, snarere end billedet som helhed. Dette hjælper med at undgå genkalibrering af mikroskopet i tilfælde af ændring af prøven. Som resultat, mikroskopi kan fremskyndes betydeligt. Resultaterne offentliggøres i PLOS ET .

Fluorescensmikroskopi giver et forstørret billede af et objekt på grund af luminescensen af ​​exciterede atomer og molekyler i prøven. På trods af lav opløsning, fluorescerende mikroskopi er i stand til at visualisere den indre struktur af levende celler og små organismer. Derfor, denne metode er i øjeblikket efterspurgt i biologi og medicin. Imidlertid, uensartethed af brydningsindekset for prøven resulterer i et forvrænget eller aberreret billede. Forskere og ingeniører leder konstant efter måder at kompensere for aberrationer og forbedre billedkvaliteten.

Til dette formål kan der anvendes adaptive optiske elementer. De kan automatisk korrigere den optiske aberration for hver prøve. Ved fluorescensmikroskopi, hvor lysmængden er lav, bølgefront sensorløse metoder er at foretrække. I disse metoder estimeres aberrationen af ​​det adaptive element ved at beregne en billedkvalitetsmetrik. "Tidligere vi beskrev en metrik, der giver den hurtigste og mest pålidelige bølgefrontestimering. Den er baseret på andet øjebliks luminescens og passer godt til fluorescerende mikroskopi. Ved at bruge det kan vi minimere det samlede antal målinger for at undgå fotoblegning, " siger Oleg Soloviev, professor ved Delft University of Technology og ITMO University.

Disse resultater blev grundlaget for den nye metode til computerevaluering af billedkvalitet. Hovedproblemet ved denne metode var, at hver prøve krævede en ny kalibrering. Forskerne forsøgte at forenkle det og skabte mikroskopet, hvis billedkvalitetsvurdering afhænger af formen af ​​individuelle punkter. Prøven i sig selv påvirker ikke optiske justeringer, så mikroskopet kan tilpasse sig ethvert objekt.

Ifølge forskerne, ideen om denne undersøgelse dukkede op i et tidligere arbejde inden for fluorescensmikroskopi. "Efter teoretiske beregninger og modellering testede vi vores metode i aktion, ved hjælp af to mikroskoper. Den første blev oprindeligt skabt efter princippet om adaptiv optik. Det andet var et almindeligt mikroskop til studerendes praksis. Vi sammenlignede kvaliteten af ​​billederne opnået på begge mikroskoper og så, at vores metode var vellykket. Endelig, vi gennemførte en statistisk analyse og validering af metoden i sammenligning med de tidligere opnåede data, " bemærker Paolo Pozzi, Ph.D., forsker ved Delft University of Technology.

I øjeblikket, videnskabsmændene forsøger at fremme den udviklede metode, så forskellige defekter i billedet af enhver prøve vil blive rettet individuelt. "Vi lavede systemet, der forbedrer billedkvaliteten. problemet er, at vi anvendte den samme korrektion overalt i synsfeltet. Nu arbejder vi på en teknologi, der vil hjælpe med at justere defekter i individuelle områder af billedet og derfor nå højere opløsning, " tilføjer Pozzi.