17:52 2023-03-31
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Ochii scoici ca inspirație pentru noi obiective de microscop
_ Ochii scoici ca inspirație pentru noi obiective de microscop
Oamenii în neuroștiință de la Universitatea din Zurich au dezvoltat obiective inovatoare pentru microscopia luminoasă folosind oglinzi pentru a produce imagini. Designul lor găsește corespondență în telescoapele cu oglindă folosite în astronomie, pe de o parte, și în ochii scoicilor, pe de altă parte. Noile obiective permit imagistica de înaltă rezoluție a țesuturilor și organelor într-o varietate mult mai mare de medii de imersie decât cu lentilele de microscop convenționale.
Unele specii de midii pot vedea. Scoicii, de exemplu, au până la 200 de ochi care îi ajută să detecteze prădători, cum ar fi o stea de mare care se apropie. Cu toate acestea, ochii scoicilor diferă semnificativ de ochiul uman. În timp ce în ochii noștri combinația dintre cornee și cristalin creează o imagine pe retină, în ochii scoici lumina este focalizată de o oglindă emisferică.
Crearea de imagini cu oglinzi în loc de lentile este deosebit de comună la telescoapele astronomice, în pentru a capta cât mai multă lumină de pe planete, stele și galaxii. În telescopul Schmidt dezvoltat în anii 1930 de Bernhard Schmidt (1879-1935) și încă folosit în multe observatoare astăzi, o lentilă de corectare subțire este combinată cu o oglindă sferică mare.
Obiectivele oglinzilor sunt rareori găsite, cu toate acestea, în microscoapele folosite pentru studiul microcosmosului biologic. Majoritatea obiectivelor microscopului sunt atât de compacte încât pot fi asamblate cu ușurință din lentile. Cu toate acestea, pentru a obține cea mai înaltă calitate a imaginii, sunt necesare 10 până la 15 lentile din diferite tipuri de sticlă, toate acestea trebuind să fie lustruite cu precizie și aliniate cu precizie unele cu altele. Drept urmare, costul obiectivelor microscopului pentru cercetare poate fi echivalent cu cel al unei mașini de dimensiuni medii, reprezentând o parte semnificativă din costul total al unui microscop.
Pe lângă designul lor complex, multe obiectivele comerciale au dezavantajul că sunt de obicei concepute pentru un singur mediu de imersie specific, cum ar fi aerul, apa sau uleiul. Aceasta înseamnă că trebuie achiziționat un nou obiectiv pentru probele care necesită un mediu de imersie diferit.
De mult timp, aceasta nu a fost o problemă majoră, dar în ultimii ani, procesele cunoscute sub numele de tehnici de curățare care pot face țesut probele transparente au atras mult interes în biologie și patologie. De exemplu, în loc să se pregătească laborios felii de țesut subțire dintr-un creier de șoarece îndepărtat, tehnicile de curățare pot face întregul creier transparent.
În patologie, speranța este că tehnicile de curățare vor crește eficiența examinărilor biopsiei-specimenului. , făcând posibilă diagnosticarea mai devreme a modificărilor maligne ale țesutului, cum ar fi tumorile, de exemplu. Din păcate, totuși, majoritatea tehnicilor de curățare folosesc medii de imersie care sunt incompatibile cu obiectivele microscopului convențional. Aceasta înseamnă că avantajele considerabile ale tehnicilor de curățare pentru cercetare rămân parțial neexploatate.
Pentru a ocoli limitările obiectivelor convenționale ale microscopului și inspirate de ochii scoicilor, care în principiu funcționează ca micile telescoape Schmidt subacvatice, neuroștiință UZH și astronomul amator dr. Fabian Voigt au dezvoltat o abordare neconvențională: și-a dat seama că este posibil să umple un telescop Schmidt cu un mediu de imersie lichid și să-l micșoreze la dimensiunea unui microscop.
Obiectivul rezultat este cvasi. un telescop în miniatură care a fost scufundat și oferă încă o imagine clară. „Este posibil să proiectați un obiectiv Schmidt într-un mod care să ofere o calitate excelentă a imaginii în orice fluid omogen, precum și în aer”, spune Voigt. Aceasta înseamnă că un singur obiectiv Schmidt este compatibil cu multe tehnici diferite de curățare. Motivul acestei caracteristici neobișnuite este utilizarea unei oglinzi în loc de lentile. O oglindă sferică concentrează lumina în același punct, indiferent dacă este scufundată în lichid sau este în aer.
Pentru a demonstra versatilitatea acestei abordări inovatoare, cercetătorii care lucrează cu Fabian Voigt și profesorul UZH Fritjof Helmchen și-au folosit obiectivul prototip Schmidt pentru a studia o varietate de mostre, inclusiv creier de șoarece, mormoloci și embrioni de pui. Împreună cu o echipă de la Universitatea Maastricht, aceștia au putut, de asemenea, să analizeze mostre de creier uman curate. În plus, noul tip de obiectiv este, de asemenea, potrivit pentru măsurarea activității neuronale în creierul larvelor tinere de pește zebra vii.
„În toate cazurile, calitatea imaginii a fost echivalentă sau chiar mai bună decât cea realizabilă cu cele convenționale. obiective – chiar dacă obiectivul Schmidt este format din doar două elemente optice”, explică Helmchen. În comparație cu obiectivele convenționale, care au aproximativ o duzină de lentile în plus, un obiectiv Schmidt poate fi astfel fabricat mult mai rentabil.
Aplicațiile viitoare ar putea include și examinarea țesuturilor tumorale sau detectarea bolilor neurologice. „În acest sens, scoicile ne-ar putea arăta calea către un diagnostic medical îmbunătățit”, spune Helmchen.
Studiul este publicat în revista Nature Biotechnology.
Comentarii:
Adauga Comentariu