Een nieuwe techniek in fluorescentie-microscopie belooft superresolutiebeelden uit één belichting te genereren en onderzoekers een opmerkelijk kijkje in cellen te geven.
De techniek, gemeld door Phys, heet SPIFFI. Dit staat voor ruimtelijke door polarisatie geïnduceerde fluorescentie-fluctuatie-beeldvorming, zoals onderzoekers Wei Guo, Lely Feletti en Aleksandra Radenovic uitleggen.
Het onderzoeksartikel over SPIFFI werd onlangs gepubliceerd in Nature en gaat uitvoerig in op de techniek. Hoewel de fijne wetenschappelijke details buiten het bereik van dit artikel vallen, is de belangrijkste conclusie dat SPIFFI vertrouwt op de polarisatie van fluorescent licht om uitdagingen verbonden aan traditionele superresolutie-microscopie te overwinnen.
Fluorimicroscopie heeft een transformerende rol gespeeld in de celbiologie, waardoor onderzoekers celstructuren kunnen bestuderen die veel te klein zijn om met conventionele lichtmicroscopie te zien. Echter, traditionele methoden vereisen vaak meerdere frames, zoals honderden of zelfs duizenden afzonderlijke beelden. Dit maakt het imaging van levende cellen erg uitdagend, zo niet onmogelijk. Levende cellulaire structuren bewegen voortdurend.
Radenovic, werkzaam bij het Laboratory of Nanoscale Biology (LBEN) in de School of Engineering van EPFL, legt uit dat SPIFFI “snelle processen binnen cellen kan vastleggen, terwijl het tegelijkertijd hoog-throughput, meerdimensionale beeldvorming mogelijk maakt voorbij de grenzen van conventionele microscopen.”
“In feite gebruikten eerdere benaderingen temporele informatie om de ruimtelijke resolutie te verbeteren, maar dat werkt niet zo goed bij levende cellen,” voegt de eerste auteur en LBEN-PhD-student Wei Guo toe.
SPIFFI vertrouwt op het feit dat fluorescentemoleculen gepolariseerd licht uitstralen, wat betekent dat de lichtgolven die door een molecuul worden uitgezonden “voorg in bepaalde richtingen oscillereren, afhankelijk van hoe het molecuul georiënteerd is.”
SPIFFI “splitst dit fluorescentielicht in vier polarisatie-gevoelige kanalen en vergelijkt de resulterende beelden om eerder verborgen structurele details terug te halen.”
De onderzoekers toonden aan met experimenten dat SPIFFI de beeldresolutie kan verbeteren met een factor twee in één enkel beeld, in plaats van honderden of duizenden beelden. Het kan structuren van ongeveer 160-170 nanometer grootte resolueren en is gebruikt om gebeurtenissen zoals cel-scheiding en fusie scherp in beeld te brengen.
“Met eerdere technieken zou het nemen van veel beelden maar één super-geresolute frame opleveren. Met SPIFFI is elk frame super-resolvent, wat betekent dat we nu super-resolutievideo’s van levende cellen kunnen produceren,” gaat Guo verder. “We hebben SPIFFI-beelden bovendien naadloos geïntegreerd met bestaande op fluctuatie gebaseerde methoden voor nabewerking, waardoor een resolutie van circa 80 nanometer werd bereikt.”
Veelbelovend is dat de optische hardware van SPIFFI ook kan worden toegepast op bestaande fluorescentie-microscopen, waardoor het veel praktischer is dan een volledig op zichzelf staande, speciale installatie. De onderzoekers werken nu aan een compacter SPIFFI-model, wat het gebruiksgemak verder zal vergroten.
Affiliateverklaring PetaPixel-artikelen kunnen affiliate-links bevatten; we kunnen een commissie verdienen als u via een link koopt.
