Ny indsigt i femtosekundlasers interaktion med levende væv

Ikke-lineær lysmikroskopi har revolutioneret vores evne til at observere og forstå komplekse biologiske processer. Lys kan dog også skade levende stof. Alligevel er mekanismen bag den irreversible forstyrrelse af cellulære processer af intenst lys stadig dårligt forstået.

For at imødegå denne lakune er forskergrupperne af Hanieh Fattahi og Daniel Wehner ved Max Planck Institute for the Science of Light (MPL) og Max-Planck-Zentrum für Physik und Medizin gået sammen om at identificere de forhold, hvorunder intense pulserende lasere kan anvendes in vivo uden at skade organismen.

Det Erlangen-baserede internationale team brugte hvirveldyrsarten zebrafisk til at dykke ned i mekanismerne for fotoskader i dybt væv på et cellulært niveau udløst af femtosekunds excitationsimpulser. Resultaterne er blevet offentliggjort i Communications Physics .

Soyeon Jun, den første forfatter til publikationen og ph.d.-studerende i "Femtosecond Fieldoscopy"-gruppen ved MPL ledet af Fattahi forklarer:"Vi demonstrerede, at skader på centralnervesystemet (CNS) hos zebrafisk, når de blev bestrålet med femtosekundpulser ved 1.030 nm. , opstår brat ved de ekstreme spidsintensiteter, der kræves for lavdensitetsplasmadannelse."

Dette giver mulighed for en ikke-invasiv stigning i billeddannelsens opholdstid og fotonflux under bestråling ved 1.030 nm, så længe spidsintensiteten er under tærskelværdien for lav plasmatæthed. Dette er afgørende for ikke-lineær etiketfri mikroskopi.

"Disse resultater bidrager væsentligt til fremskridt inden for dybe vævsbilleddannelsesteknikker og innovative mikroskopiteknikker, såsom femtosekund feltoskopi, som i øjeblikket er ved at blive udviklet i min gruppe. Denne teknik giver mulighed for optagelse af høj rumlig opløsning, mærkefri billeder med attosecond tidsmæssig opløsning, " siger Fattahi.

"Vores resultater fremhæver ikke kun værdien af ​​samarbejder inden for fysik og biologi, men baner også vejen for in vivo-applikationer for at opnå lysbaserede præcise manipulationer af centralnervesystemet," tilføjer Wehner, leder af forskningsgruppen Neurogeneration.

Rettelsesbemærkning (28/5/2024):Bølgelængden af ​​femtosekundsimpulser blev korrigeret til 1.030 nm.