Ekstrem ultraviolet billeddannelse viser potentiale til at forbedre studiet af Alzheimers sygdom

Forskere har offentliggjort meget detaljerede billeder af laboratoriedyrkede neuroner ved hjælp af ekstrem ultraviolet stråling, der kunne hjælpe med analysen af ​​neurodegenerative sygdomme.

Den internationale undersøgelse, ledet af University of Southamptons Dr. Bill Brocklesby og professor Jeremy Frey, brugte kohærent Extreme Ultraviolet (EUV) lys fra en ultrahurtig laser til at skabe billeder af prøverne ved at indsamle spredt lys, uden behov for en linse.

Teknikken producerede ekstraordinære detaljer sammenlignet med traditionelle lysmikroskopbilleder, øge muligheden for potentielle anvendelser inden for medicin, herunder studiet af Alzheimers sygdom.

Forskere har offentliggjort deres resultater i Videnskabens fremskridt .

Holdet udførte arbejdet i Southampton og på Artemis-anlægget i Rutherford Appleton Laboratory, Harwell. Den lille demonstration afslører, at ekstra detaljer kan prøves uden store, dyre faciliteter såsom synkrotroner og frie elektronlasere.

Dr. Bill Brocklesby, fra Zepler Institute for Photonics and Nanoelectronics, siger:"Evnen til at tage detaljerede billeder af sarte biologiske strukturer som neuroner uden at forårsage skade er meget spændende, og at gøre det i laboratoriet uden at bruge synkrotroner eller andre nationale faciliteter er en reel innovation.

"Vores måde at tage billeder på udfylder en vigtig niche mellem billeddannelse med lys, som ikke giver de fine detaljer, vi ser, og ting som elektronmikroskopi, som kræver kryogen afkøling og omhyggelig prøveforberedelse."

Den kollaborative forskning kombinerede Southampton-ekspertise med Dr. Richard Chapman og hans team på Central Laser Facility, og forskningspartnere fra Tyskland og Italien.

EUV-billeddannelsesteknikken behandler flere scatter-mønstre fra en prøve ved hjælp af en computeralgoritme. Projektet sammenlignede EUV-billeder af laboratoriedyrkede neuroner, der stammer fra mus med traditionelle lysmikroskopbilleder, afslører dens meget finere detaljer. I modsætning til hård røntgenmikroskopi, ingen skade blev observeret af den sarte neuronstruktur.

Professor Jeremy Frey, Leder af Computational Systems Chemistry, siger:"Det har været en lang og vedvarende indsats, men meget givende. I april 2003 vi startede en rejse med tildelingen af ​​et ingeniør- og fysikalsk forskningsråds grundteknologibevilling til ny teknologi til røntgenkilder i nanoskala:Mod enkelt isoleret molekylespredning.

"Omkring 17 år senere, næsten til i dag, vores papir ind Videnskabens fremskridt viser, at indsatsen var det hårde arbejde værd fra vores tværfaglige team, opnåelse af de første billeder i ultrahøj opløsning af en ægte biologisk prøve ved hjælp af sammenhængende blød røntgenmikroskopi (ptyografi). Vi ser frem til at anvende vores mikroskop på mange biologiske, kemiske og materielle problemer.

"Vi fortsætter med at forfølge endnu højere opløsning med det ultimative mål med enkeltmolekyle-billeddannelse, et mål, der nu ser ud til at være meget i udsigt."

EUV-mikroskopi giver mange fordele i forhold til optisk, hårde røntgen- eller elektronbaserede teknikker, traditionelle EUV-kilder og optik har dog indtil nu krævet stor associeret skala og omkostninger.

Denne nye tilgang har fokuseret på ikke-lineære optiske teknikker og, i særdeleshed, fra høj harmonisk generering (HHG) ved hjælp af intense femtosekundlasere. Efter disse resultater, Artemis-teamet i Oxford arbejder på at kunne tilbyde regelmæssig adgang til denne teknik i fremtiden.

Kombinationen af ​​tomografiske billeddannelsesteknikker med disse seneste fremskridt inden for laserteknologier og sammenhængende EUV-kilder har også potentialet til højopløsnings biologisk billeddannelse i 3-D.