Tim sa Univerziteta u Tokiju konstruisao je poboljšani srednji infracrveni mikroskop, omogućavajući im da vide strukture unutar živih bakterija na nanometarskoj skali. Srednja infracrvena mikroskopija je obično ograničena svojom niskom rezolucijom, posebno u poređenju sa drugim tehnikama mikroskopije. Njihov rad je objavljen u časopisu Nature Photonics.
Ovaj najnoviji razvoj proizveo je slike od 120 nanometara, za koje istraživači kažu da predstavlja 30-struko poboljšanje rezolucije tipičnih srednje infracrvenih mikroskopa. Mogućnost jasnijeg sagledavanja uzoraka u ovom manjem obimu može pomoći u više polja istraživanja, uključujući zarazne bolesti, i otvara put za razvoj još preciznijeg srednjeg infracrvenog snimanja u budućnosti.
Mikroskopsko carstvo je mesto gde borave virusi, proteini i molekuli. Zahvaljujući modernim mikroskopima, možemo se usuditi dole da vidimo unutrašnje funkcionisanje naših sopstvenih ćelija.
Ali čak i ovi impresivni alati imaju ograničenja. Na primer, fluorescentni mikroskopi super-rezolucije zahtevaju da uzorci budu obeleženi fluorescencijom. Ovo ponekad može biti toksično za uzorke i produženo izlaganje svetlu dok gledanje može izbeliti uzorke, što znači da više nisu korisni. Elektronski mikroskopi takođe mogu pružiti veoma impresivne detalje, ali uzorci se moraju staviti u vakuum, tako da se živi uzorci ne mogu proučavati.
Poređenja radi, srednja infracrvena mikroskopija može pružiti i hemijske i strukturne informacije o živim ćelijama, bez potrebe za bojenjem ili oštećenjem. Međutim, njegova upotreba je ograničena u biološkim istraživanjima zbog njegove relativno niske sposobnosti rezolucije. Dok fluorescentna mikroskopija super-rezolucije može da suzi slike na desetine nanometara (1 nanometar je milioniti deo milimetra), mikroskopija srednjeg infracrvenog spektra obično može da postigne samo oko 3 mikrona (1 mikron je hiljaditi deo milimetra).
Međutim, u novom otkriću, istraživači sa Univerziteta u Tokiju su postigli višu rezoluciju srednje infracrvene mikroskopije nego ikada ranije.
„Postigli smo prostornu rezoluciju od 120 nanometara, odnosno 0,12 mikrona. Ova neverovatna rezolucija je otprilike 30 puta bolja od one kod konvencionalne srednje infracrvene mikroskopije“, objasnio je profesor Takuro Ideguči sa Instituta za nauku i tehnologiju fotona na Univerzitetu u Tokio.
Tim je koristio „sintetički otvor blende“, tehniku koja kombinuje nekoliko slika snimljenih iz različitih osvetljenih uglova kako bi se stvorila jasnija ukupna slika. Tipično, uzorak je u sendviču između dva sočiva. Međutim, sočiva nenamerno apsorbuju deo srednjeg infracrvenog svetla.
Ovaj problem su rešili tako što su uzorak, bakterije (korišćene su E. coli i Rhodococcus jostii RHA1), postavili na silikonsku ploču koja je reflektovala vidljivu svetlost i propuštala infracrvenu svetlost. Ovo je omogućilo istraživačima da koriste jedno sočivo, omogućavajući im da bolje osvetle uzorak srednjim infracrvenim svetlom i dobiju detaljniju sliku.
„Bili smo iznenađeni koliko smo jasno mogli da posmatramo unutarćelijske strukture bakterija. Visoka prostorna rezolucija našeg mikroskopa mogla bi nam omogućiti da proučavamo, na primer, antimikrobnu rezistenciju, što je svetski problem“, rekao je Ideguči.
„Verujemo da možemo da nastavimo da unapređujemo tehniku u različitim pravcima. Ako koristimo bolje sočivo i kraću talasnu dužinu vidljive svetlosti, prostorna rezolucija bi mogla biti čak i ispod 100 nanometara. Uz vrhunsku jasnoću, želeli bismo da proučavamo različite uzorke ćelija da se pozabave fundamentalnim i primenjenim biomedicinskim problemima.“
