لنز میکروسکوپ با الهام از فانوس دریایی مشاهده جزئیات سطح مولکولی فرآیندهای بیولوژیکی را آسان تر می کند
لنز نازک و مقرون به صرفه چاپ سه بعدی است و توانایی قرار دادن سلولهای زنده را در زیر میکروسکوپ دارد ، که به طور قابل توجهی تشخیص را بهبود می بخشد.
لنزهای ساخته شده به صورت سفارشی ، اتصال مستقیم میکروسکوپ های پیشرفته به دستگاه های جوجه کشی سلول را آسان می کنند.
یک دستگاه نوری که به لنزهای فانوس دریایی کوچک شده شباهت دارد ، می تواند به راحتی درون ظرف های Petri را مشاهده کند و جزئیات سطح مولکولی فرآیندهای بیولوژیکی از جمله رشد سلول های سرطانی را مشاهده کند. این لنز جدید توسط KAUST ساخته شده و از لحاظ اقتصادی نیز بسیار مقرون به صرفه است.
بسیاری از تکنیک های تصویربرداری زیستی نیاز به افزودن رنگهای فلورسنت به اهداف سلول خاص دارند. اما یک روش اخیراً شناخته شده به عنوان میکروسکوپ پراکنده رمان تحریک شده (SRS) می تواند با استفاده از پالس های لیزر برای جمع آوری سیگنال های ارتعاشی مولکولی از نمونه های بیولوژیکی ، از مراحل دشوار برچسب زدن جلوگیری کند. توانایی میکروسکوپ های SRS در تولید تصاویر با وضوح بالا و غیرتهاجمی با سرعت بی درنگ ، محققان را بر آن داشته است که آنها را برای مطالعات تشخیصی بیماری in vivo نیز به کار گیرند.
محققان KAUST یک لنز فوق نازک تولید کرده اند که در جوجه کشی های مرحله ای که برای رشد سلول های زنده برای تصویربرداری زیستی استفاده می شود ، قرار می گیرد.
با این حال ، یک اشکال در میکروسکوپ های SRS این است که سیستم تشخیص تحت تأثیر یک سیگنال پس زمینه ، معروف به مدولاسیون مرحله ای متقاطع است که در اثر فعل و انفعالات شدید بین پالس های لیزر و نمونه ها ایجاد می شود.
کارلو لیبرالل از KAUST توضیح می دهد: “این سیگنال پس زمینه همه جا وجود دارد و در هنگام مشاهده میکروسکوپی نمونه های پیچیده مانند سلول های زنده ، کنتراست را کاهش می دهد.” “همچنین شناسایی مولکولهای هدف را دشوار می کند.”
برای جلوگیری از اثرات تعدیل فاز متقابل ، بیشتر میکروسکوپ های SRS نیاز به استفاده از اهداف شیشه ای بزرگ دارند که قادر به جمع آوری زاویه های وسیع نور هستند. با این حال ، تقریباً غیرممکن است که این نوع لنزها در جوجه کشی های مرحله ای که برای رشد سلول های زنده برای تصویربرداری زیستی استفاده می شوند ، جای بگیرند.
یک لنز چاپ سه بعدی که در KAUST تولید شده است از ویژگی های نوری الهام گرفته از پرتوهای فانوس دریایی برای جمع آوری سیگنال های لیزر برای تصویربرداری زیستی استفاده می کند.
آندره برتونچینی ، محقق گروه Liberale ، پیشگام کار ایجاد لنز فوق العاده نازک SRS با استفاده از چاپ سه بعدی (3D) مبتنی بر لیزر بود. تیم KAUST با در نظر گرفتن طراحی ظریف لنزهای فانوس دریایی ، ویژگی های ریز مانند لنز و آینه مانند را در یک پلیمر شفاف ضخامت فقط کسری میلی متر چاپ کردند.
برتونچینی می گوید: “این نوع طراحی لنز یک روش بسیار کارآمد برای جمع آوری و هدایت نور ناشی از منابع زاویه باز به سمت آشکارساز لیزر ماست.” “و از آنجا که بسیار نازک است ، به راحتی در اتاق های بسته یک دستگاه جوجه کشی جای می گیرد.”
پس از آزمایش های کالیبراسیون که لنزهای جدید آنها می تواند زمینه تعدیل فاز متقاطع را تأیید کند ، محققان نگاه خود را به سلول های سرطانی انسان کشت شده در یک ظرف معمولی پتری معطوف کردند. این آزمایش ها نشان داد که لنز می تواند اجزای داخلی سلول را با وضوح مشابه میکروسکوپ های SRS معمولی ، اما در قالبی بسیار راحت تر و ارزان تر ، تصویر کند.
برتونچینی می گوید: “اهدافی که ما معمولاً برای جمع آوری سیگنال های میکروسکوپ SRS استفاده می کنیم ، چند هزار دلار هزینه دارند.” “اکنون ما یک لنز با مزایای مشابه داریم که می توانیم با کمتر از یک دهم آن قیمت تولید کنیم.”
