Istraživači su razvili fluorescentni mikroskop koji koristi strukturirano osvetljenje za brzo snimanje u super rezoluciji u širokom vidnom polju. Novi mikroskop je dizajniran da istovremeno prikazuje više živih ćelija sa veoma visokom rezolucijom kako bi proučavao efekte različitih lekova i mešavina lekova na telo.
„Polifarmacija — efekat mnogih kombinacija lekova koji se obično prepisuju hronično bolesnim ili starijim osobama — može dovesti do opasnih interakcija i postaje veliki problem“, rekao je Hening Ortkras sa Univerziteta Bilefeld u Nemačkoj. „Razvili smo ovaj mikroskop kao deo EIC Pathfinder OpenProject DeLIVERi, koji ima za cilj da razvije platformu koja može da istražuje polifarmaciju kod pojedinačnih pacijenata.“
U časopisu Optics Ekpress, istraživači opisuju svoj novi mikroskop, koji koristi optička vlakna za isporuku ekscitacione svetlosti kako bi omogućio veoma visok kvalitet slike u veoma velikom vidnom polju sa mogućnošću višebojnosti i velike brzine. Oni pokazuju da se instrument može koristiti za snimanje ćelija jetre, postižući vidno polje do 150 k 150 μm 2 i brzinu snimanja do 44 Hz uz održavanje prostorno-vremenske rezolucije manju od 100 nm.
„Sa ovim novim mikroskopom, pojedinačne kombinacije lekova mogu se testirati na izolovanim ćelijama, a zatim snimiti sa super rezolucijom da bi se posmatrala dinamika karakteristika ćelijske membrane ili organela“, rekao je Ortkrass. „Veliko vidno polje može da pruži statističke informacije o ćelijskom odgovoru, koje bi se mogle koristiti za poboljšanje personalizovane zdravstvene nege. Zahvaljujući potencijalno maloj veličini sistema, može biti korisno i za kliničke aplikacije gde je važna visoka rezolucija.“
Novi mikroskop je zasnovan na super-razlučenoj mikroskopiji sa strukturiranim osvetljenjem (SR-SIM), koja koristi strukturirani obrazac svetlosti da pobudi fluorescenciju u uzorku i postigne prostornu rezoluciju iznad granice difrakcije svetlosti. SR-SIM je posebno pogodan za snimanje živih ćelija jer koristi pobudu male snage koja ne šteti uzorku dok proizvodi veoma detaljne slike.
Da bi se postigla visoka rezolucija u širokom vidnom polju, novi mikroskop rekonstruiše super-razlučene slike iz skupa sirovih slika. Ove neobrađene slike se dobijaju korišćenjem seta od šest optičkih vlakana da bi se uzorak osvetlio sinusoidnim prugastim uzorkom koji se pomera i rotira da bi se dobile dodatne informacije. Ovo stvara dvostruko poboljšanje rezolucije dok se i dalje postiže brza slika i kompatibilnost sa snimanjem živih ćelija.
„Izbor vlakana i fazni pomak se izvode pomoću novodizajniranog prekidača vlakana zasnovanog na galvanometrijskim ogledalima i MEMS ogledalima“, rekao je Ortkrass. „Takođe smo dizajnirali heksagonalni držač koji kolimira i ponovo fokusira snopove šest vlakana u mikroskop da bi osvetlio veliki FOV i omogućio precizno podešavanje svih zraka. Ovo omogućava da se podešavanje koristi za fluorescentnu ekscitaciju totalne unutrašnje refleksije (TIRF )-SIM, koji se koristi za ograničavanje ekscitacije i detekcije fluorescencije na tanak region uzorka.“
Pošto je jetra primarni organ uključen u metabolizam lekova, istraživači su testirali postavku koristeći uzorke fiksnih višebojno obojenih ćelija jetre pacova. Rekonstruisane slike proizvedene novim mikroskopom omogućile su vizualizaciju sićušnih membranskih struktura koje su manje od granice difrakcije svetlosti.
„Ovaj kompaktni sistem jedinstveno kombinuje veliko vidno polje i brzu brzinu prebacivanja šablona sa višebojnom, energetski efikasnom pobudom“, rekao je Ortkrass. „Pored toga, podešavanje postiže veoma visok kvalitet slike i može se podesiti da izvodi bilo 2D-SIM ili TIRF-SIM.
Zatim, istraživači planiraju da primene mikroskopsku postavku na studije živih ćelija ćelija jetre kako bi posmatrali dinamiku ćelija tretiranih sa nekoliko lekova. Takođe planiraju da poboljšaju proces rekonstrukcije slike kako bi postigli živu rekonstrukciju dobijenih sirovih podataka.
