Forskerhold løser årtier lange problem inden for mikroskopi

Når man ser biologiske prøver med et mikroskop, forstyrres lysstrålen, hvis objektivets linse er i et andet medium end prøven. For eksempel, når man ser på en vandig prøve med en linse omgivet af luft, bøjes lysstrålerne mere skarpt i luften omkring linsen end i vandet.

Denne forstyrrelse fører til, at den målte dybde i prøven er mindre end den faktiske dybde. Som et resultat ser prøven ud til at være fladtrykt.

"Dette problem har været kendt i lang tid, og siden 80'erne er der udviklet teorier til at bestemme en korrigerende faktor til bestemmelse af dybden. Alle disse teorier gik dog ud fra, at denne faktor var konstant, uanset prøvens dybde. Det skete på trods af, at den senere nobelpristager Stefan Hell i 90'erne påpegede, at denne skalering kunne være dybdeafhængig," forklarer lektor Jacob Hoogenboom fra Delft University of Technology.

Beregninger, eksperimenter og webværktøj

Sergey Loginov, en tidligere postdoc ved Delft University of Technology, har nu vist med beregninger og en matematisk model, at prøven faktisk fremstår stærkere fladtrykt tættere på linsen end længere væk. Ph.D. kandidat Daan Boltje og postdoc Ernest van der Wee bekræftede efterfølgende i laboratoriet, at den korrigerende faktor er dybdeafhængig.

Værket er publiceret i tidsskriftet Optica .

Sidste forfatter Ernest Van der Wee siger:"Vi har samlet vores resultater i et webværktøj og software, der følger med artiklen. Med disse værktøjer kan enhver bestemme den præcise korrektionsfaktor for deres eksperiment."

Forstå abnormiteter og sygdomme

"Til dels takket være vores beregningsværktøj kan vi nu meget præcist skære et protein og dets omgivelser ud fra et biologisk system for at bestemme strukturen med elektronmikroskopi. Denne type mikroskopi er meget kompleks, tidskrævende og utrolig dyr. At sikre, at Det er derfor meget vigtigt, at man ser på den rigtige struktur,« siger forsker Daan Boltje.

"Med vores mere præcise dybdebestemmelse skal vi bruge meget mindre tid og penge på prøver, der har misset det biologiske mål. I sidste ende kan vi studere mere relevante proteiner og biologiske strukturer. Og bestemme den præcise struktur af et protein i et biologisk system er afgørende for at forstå og i sidste ende bekæmpe abnormiteter og sygdomme."

I det medfølgende webværktøj kan du udfylde de relevante detaljer om dit eksperiment, såsom brydningsindekserne, objektivets blændevinkel og bølgelængden af ​​det anvendte lys. Værktøjet viser derefter kurven for den dybdeafhængige skaleringsfaktor. Du kan også eksportere disse data til eget brug. Derudover kan du plotte resultatet i kombination med resultatet af hver af de eksisterende teorier.

Flere oplysninger: Sergey Loginov et al., Dybdeafhængig skalering af aksiale afstande i lysmikroskopi, Optica (2024). DOI:10.1364/OPTICA.520595

Journaloplysninger: Optica

Leveret af Delft University of Technology