Lab på en chip:Udvikling af en lille, superopløsnings optisk mikroskop

Forestil dig at krympe et mikroskop, integrere den med en chip og bruge den til at observere inde i levende celler i realtid. Ville det ikke være fantastisk, hvis dette lille mikroskop også kunne integreres i elektroniske gadgets, på samme måde som smartphone -kameraer er i dag? Hvad hvis læger formår at bruge et sådant værktøj til diagnose i fjerntliggende områder uden behov for store, tunge og følsomme analyseenheder? Det EU-finansierede ChipScope-projekt har gjort betydelige fremskridt mod at nå disse mål.

Forskere, der er involveret i det EU-finansierede ChipScope-projekt, udvikler nu en ny strategi til forbedring af optisk mikroskopi. En nyhed på projektets websted siger:"I klassisk optisk mikroskopi, det analyserede prøveområde belyses samtidigt, opsamling af det lys, der er spredt fra hvert punkt med en områdeselektiv detektor, f.eks. det menneskelige øje eller sensoren på et kamera. I Chipscope -ideen i stedet, en struktureret lyskilde med lille, individuelt adresserbare elementer bruges. "

Den samme nyhed bemærker, at "eksemplaret er placeret oven på denne lyskilde, i umiddelbar nærhed. Når enkelte emittere aktiveres, lysudbredelsen afhænger af prøvens rumlige struktur, ligner meget det, der er kendt som skyggeafbildning i den makroskopiske verden. "Et billede skabes, når" den samlede mængde lys, der transmitteres gennem prøveområdet, registreres af en detektor, aktivering af et lyselement ad gangen og derved scanning hen over prøveområdet. Hvis lyselementerne har størrelser i nanometerregimet, og prøven er i tæt kontakt med dem, det optiske nærfelt er relevant, og billedbehandling med superopløsning kan blive mulig med en chipbaseret opsætning. "

Innovative teknologier

ChipScope-projektet samler flere ekspertiseområder for at fuldføre sin alternative tilgang til optisk superopløsning. "Den strukturerede lyskilde realiseres af små lysemitterende dioder (LED'er), som er udviklet på University of Technology i Braunschweig, Tyskland, "tilføjer nyheden. Det understreger, at i øjeblikket" ingen strukturerede LED-arrays med individuelt adresserbare pixels ned til sub-μm-regimet er kommercielt tilgængelige. Denne opgave tilhører TU Braunschweigs ansvar inden for rammerne af ChipScope -projektet. "

Konceptet involverer også en anden komponent:"single-foton skreddetektorer (SPAD'er), som kan detektere meget lave lysintensiteter ned til enkelte fotoner. "Nyhedsbrevet hedder:" Første test med de detektorer, der er integreret i en prototype af ChipScope -mikroskopet, er allerede blevet udført og har vist lovende resultater. "Det tilføjer:" Desuden, en måde at bringe prøver i tæt nærhed af den strukturerede lyskilde er afgørende for korrekt mikroskopdrift. En etableret teknologi til at realisere dette anvender mikrofluidiske kanaler, hvor et fint kanalsystem er struktureret til en polymermatrix. Ved hjælp af højpræcisionspumper, en mikrovolumenvæske drives gennem dette system og fører prøven med til målpositionen. Denne del af mikroskopmonteringen er bidraget af det østrigske teknologiske institut AIT. "

ChipScope (Overvinde grænserne for diffraktion med superresolutionsbelysning på en chip) slutter i december 2020. Projektpartnere har allerede udviklet en prototype af det foreslåede mikroskop og håber at kunne præsentere en mere kraftfuld version med højere opløsning inden projektets afslutning .