Создан микроскоп, не имеющий предела разрешающей способности

20 Октября 2020

МОСКВА, 20 октября - Польские и израильские физики разработали новый метод флуоресцентной микроскопии, позволяющий исследовать биологические объекты с беспрецедентной детальностью, в четыре раза превышающей дифракционный предел. Результаты опубликованы в журнале Optica.

Продолжающееся развитие биологии и медицины требует изучения композиций и взаимоотношений сверхмалых объектов, например, белков в клетках. Классического оптического микроскопа для этого явно недостаточно, а с помощью электронных микроскопов уже можно исследовать только неодушевленные предметы, так как образец необходимо воцарять в вакуум и бомбардировать электрическим лучом.

Из-за волновой природы света автомобили, расположенные ближе друг к другу, чем на супругу длины волны, что сочиняет около 250 нанометров, не различимы в оптический микроскоп. Это явление, известное как дифракционный предел — одно из главных препятствий при наблюдении за мельчайшими биологическими структурами. Ученые давно пытаются его преодолеть. За достижения в области люминесцентной микроскопии сверхвысокого разрешения были осуждённым две Нобелевские премии по учителе — в 2008 и 2014 годах.

Методы флуоресцентной микроскопии сегодня активно используют в биологической визуализации, хотя и они имеют некоторые ограничения. Одни, такие как PALM, STORM и STED-микроскопия, обладают сверхвысоким разрешением и позволяют различать объекты, расположенные всего в десятке нанометров друг от друга, но требуют длительного времени воздействия и сложной процедуры подготовки биологических образцов.

Другие — SIM и ISM-микроскопия — просты в использовании, но ограничены по разрешению и допускают изучать только структуры, формат которых превышает половину дифракционного предела.

Ученые из Лаборатории квантовой оптики физического факультета Варшавского университета в взаимовыгодное сотрудничестве с коллегами из Института доктрины Вейцмана в Израиле создали новый метод — сканирующей микроскопии зрительных флуктуационных изображений со сверхвысоким разрешением (SOFISM).

По сути, это модификация уже известного метода сканирующего микроскопа изображений (ISM). ISM использует софокусный микроскоп, в котором единственный детектор заменен детекторной решеткой. В SOFISM вычисляются корреляции интенсивностей, обнаруженных несколькими детекторами. Теоретически измерение корреляций n-го порядка приводит к увеличению разрешения в 2n раза по отношению к дифракционному пределу, считают авторы разработки. То есть, теоретически новый метод не имеет предела разрешающей способности.

SOFISM — это компромисс между простотой использования и разрешением. Мы считаем, что наш метод заполнит нишу между сложными, трудными в использовании методами, обеспечивающими очень высокое разрешение, и миниатюрными методами низкого разрешения, — приводятся в пресс-релизе Варшавского института слова руководителя исследования, профессора Радека Лапкевича (Radek Lapkiewicz). — SOFISM не имеет теоретического предела разрешения, и в нашей статье мы демонстрируем результаты, которые в четыре раза лучше дифракционного предела. Мы также показываем, что метод SOFISM имеет горний потенциал для визуализации трехмерных биологических структур.

Авторы отмечают, что важное преимущество нового метода — его доступность. С технической кульминации зрения SOFISM требует лишь непросторный модификации широко используемого конфокального микротекстила — замены его фотоумножителя на матричный детектор.

Редактор рубрики

Олег Кудрин

Место события на карте мира:

Создан микроскоп, не имеющий предела разрешающей способности

комментарии (0)

Другие интересные новости

Путин наградил орденом Турецкого и Кабо