13:12 2022-05-18
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Un microscop hibrid cu foaie de lumină deschisă pentru imagini versatile la scară multiplă
_ Un hibrid Microscop deschis cu foaie de lumină pentru imagistica multi-scală versatilă
În timpul analizei imaginii, cercetătorii folosesc microscopia cu foaie de lumină a țesutului curățat ca metodă preferată pentru imagistica volumetrică de mare capacitate. Un sistem flexibil poate oferi o gamă de dimensiuni, rezoluție și protocoale de curățare a țesuturilor. Într-un nou raport publicat acum în Nature Methods, Adam K. Glaser și o echipă de oameni de știință interdisciplinari în inginerie mecanică, bioinginerie și biologie sintetică din SUA și Japonia au prezentat un nou sistem de imagistică hibrid. Folosind noua metodă, echipa a combinat microscopia non-ortogonală cu obiectiv dublu și microscopia convențională deschisă cu foi de lumină pentru imagistica volumetrică la scară multiplă pentru a vizualiza un creier de șoarece intact și curat la o scară sub-micron. Echipa a realizat imagistica automată de mare capacitate a mai multor specimene și a comparat rezultatele cu sistemele existente de microscopie cu foi de lumină pentru a arăta o combinație unică de versatilitate și performanță în configurația hibridă.
Foaia de lumină deschisă. microscopie (OTLS)
Protocoalele de curățare a țesuturilor urmăresc să reducă împrăștierea optică, aberațiile și fluorescența de fundal pentru imagistica de țesut profund cu rezoluție și contrast ridicat. Abordarea este utilizată în multe domenii, inclusiv neuroștiință, biologia dezvoltării și patologia anatomică. Noua metodă este o tehnică volumetrică de înaltă rezoluție pentru imaginea țesuturilor curățate cu viteză de neegalat și fotoalbire scăzută. Cercetătorii academicieni și entitățile comerciale au dezvoltat anterior o gamă diversă de microscoape cu foi de lumină; cu toate acestea, majoritatea microscoapelor cu foi de lumină în prezent nu pot satisface toate cerințele standardelor prietenoase cu utilizatorul, compatibilitatea între protocoale, adâncimea mare a imaginii și capabilitățile de imagistică la scară mai mare la scară sub-micronica. Pentru a rezolva aceste deficiențe, Glaser și colab. au dezvoltat un sistem ortogonal cu obiectiv dublu (ODO) cu obiective înclinate. Metoda de microscopie cu foi de lumină deschisă (OTLS) a oferit o tehnică ușoară alături de potențiale dispozitive accesorii, inclusiv microfluidica, electrofiziologie și microdisecție. Echipa a implementat o arhitectură cu un singur obiectiv și a format un microscop hibrid cu foaie de lumină deschisă pentru a deschide ușa pentru experimente avansate la scară sub-micron.
Glaser și colab. au proiectat noul sistem pentru a prezenta trei obiective principale, pe care le-au poziționat sub specimen pentru a oferi un vârf deschis fără obstacole pentru imagistica tridimensională. Cercetătorii au inclus toate cele trei obiective într-o cameră de imagistică monolitică prin imersie directă și au folosit o lentilă de menisc cu imersiune solidă pentru a extinde gama indicilor de refracție. Ei au dezvoltat apoi o nouă configurație non-ortogonală a foii de lumină cu obiectiv dublu, alături de refocalizarea de la distanță pentru a rectifica planul de imagistică. Noua arhitectură a oferit o rezoluție superioară celei a unui sistem cu foi de lumină cu un singur obiectiv, cu aplicații mai largi pentru imagistica țesuturilor curate. Apoi, echipa a folosit sistemul hibrid în două studii exemple pentru a reprezenta fluxuri de lucru experimentale eficiente din punct de vedere al timpului și al datelor care au permis imagistica.
Imagistica direcționată: axoni rari
În timpul primului experiment, Glaser și colab. axoni imagine într-un creier intact de șoarece. Urmărirea axonilor neuronilor individuali a prezentat o problemă dificilă, deoarece axonii sunt foarte subțiri și se întind pe distanțe foarte mari, cercetătorii s-au bazat, prin urmare, pe etichetarea strălucitoare a câtorva neuroni cu imagini de înaltă rezoluție și contrast ridicat pentru a captura întregul creier. Oamenii de știință au generat seturi mari de date de imagini la nivel de sub-micron pentru conducte din aval cu un calcul intensiv pentru manipularea, stocarea și procesarea datelor. Folosind sistemul de imagistică hibrid multiscale, Glaser și colab. au simplificat procesul de a ecrana un întreg creier de șoarece la rezoluție scăzută și de a identifica regiunile țintă ale neuronilor, urmate de imagini de înaltă rezoluție, pentru a clasifica o anumită regiune de interes.
Colonii metastatice imagistice la scară multiplă
În timpul experimentelor ulterioare, cercetătorii au efectuat imagini la scară largă pe mai multe specimene. Pentru aceasta, au folosit sistemul hibrid OTLS (microscopie cu foi de lumină deschisă) și au studiat coloniile metastatice din două linii de celule canceroase din creierul intact al șoarecilor. De obicei, este dificil să se identifice distribuția spațială rară și imprevizibilă a metastazelor cerebrale în creierul întreg din cauza absenței unei metode de screening cu rezoluție scăzută. Prin urmare, Glaser și colab. au identificat mai întâi situsurile metastatice și apoi și-au propus să efectueze o analiză cantitativă de înaltă rezoluție a acestor regiuni ulterior. În timp ce studiile din trecut s-au bazat pe transferul manual individual de specimene între diferite sisteme microscopice, în acest caz, echipa a analizat șase creiere intacte de șoarece prin intermediul sistemului hibrid în timpul unei singure sesiuni de imagistică. Metoda hibridă a redus costurile globale de hardware pentru a simplifica seturile de date multiscale și a permis automatizarea experimentelor de imagistică multiscale pentru a preveni nevoia de a transfera manual specimenele între diferite sisteme de imagistică. De exemplu, în timp ce cercetările anterioare au necesitat două sisteme microscopice separate și săptămâni de imagistică obositoare, pe lângă transferul manual al specimenului, sistemul hibrid OTLS a permis ca întregul proces de imagistică experimentală să fie finalizat în două zile.
< /p>
Pe lângă experimentele efectuate ca dovadă a conceptului, dispozitivul este, de asemenea, potrivit pentru o serie suplimentară de studii imagistice. Echipa a evidențiat rolul sistemului în mai multe proiecte, inclusiv patologia 3D nedistructivă la scară multiplă a cancerului de prostată, imagistica integrală a creierului a proteinelor fluorescente endogene, imagistica 3D a embrionilor de șoarece, imagistica plantelor și modelelor animale pigmentate, precum și modele mari de animale. -imagistica la scară a bucăților de creier uman. Ca și în cazul tuturor metodelor de microscopie cu foile luminoase, cercetătorii au evidențiat diverși factori care stau la baza procesului, inclusiv proiectarea sistemului, pregătirea probei și montarea probei, care au contribuit la calitatea imaginii.
Perspective
În acest caz. Astfel, Adam K. Glaser și colegii săi au arătat cum rezoluția axială și laterală a unui sistem de imagistică poate fi îmbunătățită printr-un sistem hibrid de microscopie cu foaie de lumină deschisă (OTLS). În configurația actuală, echipa a ales trei obiective separate; cu toate acestea, ei subliniază că este posibil și în teorie să se obțină o performanță îmbunătățită cu un obiectiv dublu optimizat non-ortogonal sau cu o singură deschidere numerică mare cu un câmp vizual mare și distanță de lucru. În rezumat, configurația experimentală hibridă OTLS a oferit o platformă practică cu componente optice disponibile comercial pentru a obține un echilibru impresionant de performanță și versatilitate pentru experimentele de imagistică a țesutului curat. Echipa are în vedere și posibilitatea de a integra în viitor dispozitive de acționare a bobinei vocale de mare viteză și oglinzi reglabile ca dispozitive alternative integrate în sistem.
© 2022 Science X Network
Comentarii:
Adauga Comentariu