تقنية جديدة للتصوير بالميكروسكوب: منتجع يكشف عن أنظمة حية لم يسبق لها مثيل
مقارنة بين RESORT وتقنية تصوير سابقة تُعرف باسم تشتت رامان المحفز (SRS). في حين أن الاختلاف قد يبدو دقيقًا للوهلة الأولى، فإن الصورة الأكثر وضوحًا التي يقدمها RESORT يمكن أن تكون ذات فائدة كبيرة للباحثين الذين يحددون ويصنفون مكونات الخلايا، مثل الميتوكوندريا. الائتمان: © 2023 Ozeki et al.
طور فريق من الباحثين تقنية تصوير جديدة تسمى RESORT، تجمع بين فوائد التألق فائق الدقة والتصوير الاهتزازي. يتيح RESORT، الذي يستخدم تشتت رامان القائم على الليزر، تصويرًا عالي الدقة المكاني دون إتلاف العينات، مما يسمح بمراقبة الأنظمة الحية بتفاصيل استثنائية. هذه الطريقة المبتكرة يمكن أن تعزز فهمنا للعمليات البيولوجية المعقدة بشكل كبير.
هناك طرق مختلفة لتصوير العينات البيولوجية على المستوى المجهري، ولكل منها مزاياها وعيوبها. لأول مرة، قام فريق من الباحثين، بمن فيهم باحثون من جامعة طوكيو، بدمج جوانب من اثنين من تقنيات التصوير الرائدة لصياغة طريقة جديدة لتصوير وتحليل العينات البيولوجية. يمهد مفهومه، المعروف باسم RESORT، الطريق لمراقبة النظم الحية بتفاصيل غير مسبوقة.
لطالما تمكنت البشرية من التعامل مع الزجاج، فقد استخدمنا الأجهزة البصرية للنظر في العالم المجهري بتفاصيل متزايدة باستمرار. كلما استطعنا أن نرى، كلما فهمنا أكثر، ومن هنا الضغط لتحسين الأدوات التي نستخدمها لاستكشاف العالم من حولنا وداخلنا. تتجاوز تقنيات التصوير المجهري المعاصرة ما يمكن أن تقدمه المجاهر التقليدية. هناك تقنيتان رائدتان هما التصوير الفلوري فائق الدقة، والذي يوفر دقة مكانية جيدة، والتصوير الاهتزازي، والذي يضر بالدقة المكانية ولكن يمكنه استخدام مجموعة واسعة من الألوان للمساعدة في تسمية أنواع كثيرة من المكونات في الخلايا.
رسم تخطيطي لإظهار النظرة العامة الأساسية للنظام. أولاً، يتم تسمية العينة بمسبار رامان القابل للتحويل الضوئي. ثم يتم تشعيعها بنبضات ليزر ثنائية اللون بالأشعة تحت الحمراء، وضوء فوق بنفسجي، وشعاع خاص من الضوء المرئي على شكل كعكة دائرية لتقييد المنطقة التي يمكن أن يحدث فيها تشتت رامان. نتيجة لذلك، يمكن اكتشاف المسبار في نقطة دقيقة للغاية للحصول على صور عالية الدقة المكانية. الائتمان: © 2023 Ozeki et al.
قال البروفيسور ياسويوكي أوزيكي من مركز أبحاث العلوم والتكنولوجيا المتقدمة بجامعة طوكيو: “لقد دفعتنا القيود المفروضة على هذه الأنواع من تقنيات التصوير لمحاولة إنشاء شيء أفضل، ومع RESORT نحن واثقون من أننا حققنا ذلك”. “RESORT يرمز إلى انتقالات Raman الضوئية القابلة للانعكاس، وهو يجمع بين مزايا التألق فائق الدقة والتصوير الاهتزازي دون أن يرث أي ضرر لأي منهما. إنها تقنية تعتمد على الليزر تستخدم شيئًا يعرف باسم تشتت رامان، وهو تفاعل خاص بين الجزيئات والضوء يساعد في تحديد ما يوجد في العينة تحت المجهر. أجرينا بنجاح تصوير RESORT للميتوكوندريا في الخلايا للتحقق من صحة هذه التقنية “.
هناك عدة مراحل لتصوير RESORT، وعلى الرغم من أنها قد تبدو معقدة، إلا أن الإعداد أقل تعقيدًا من التقنيات التي تهدف إلى استبدالها. أولاً، يجب تمييز المكونات المحددة للعينة المراد تصويرها أو تلطيخها بمواد كيميائية خاصة تسمى مجسات رامان القابلة للتحويل الضوئي، والتي يمكن التحكم في تشتت رامان بواسطة أنواع مختلفة من ضوء الليزر الذي تستخدمه RESORT. بعد ذلك، يتم وضع العينة داخل جهاز بصري يستخدم لإضاءة العينة بشكل صحيح وبناء صورة لها. ولكي يحدث ذلك، يتم بعد ذلك تشعيع العينة بنبضات ليزر بالأشعة تحت الحمراء ثنائية اللون للكشف عن تشتت رامان والأشعة فوق البنفسجية وشعاع خاص من الضوء المرئي على شكل كعكة دائرية. معًا، يقيدان المنطقة التي يمكن أن يحدث فيها تشتت رامان، مما يعني المرحلة النهائية، التصوير،
“لا يتعلق الأمر فقط بالحصول على صور عالية الدقة للعينات المجهرية؛ بعد كل شيء، يمكن للمجاهر الإلكترونية تصوير هذه الأشياء بتفاصيل أكبر بكثير، “قال أوزيكي. ومع ذلك، فإن المجاهر الإلكترونية تتلف بالضرورة أو تعرقل العينات التي ترصدها. من خلال التطوير المستقبلي الذي يضيف المزيد من الألوان إلى لوحة مجسات رامان، سيكون RESORT قادرًا على تصوير العديد من المكونات في العينات الحية أثناء العمل لتحليل التفاعلات المعقدة بشكل لم يسبق له مثيل. سيساهم هذا في فهم أعمق للعمليات البيولوجية الأساسية، وآليات المرض، والتدخلات العلاجية المحتملة “.
كان الهدف الرئيسي للفريق هو تحسين التصوير المجهري لاستخدامه في مجال البحث الطبي والمجالات ذات الصلة. لكن التطورات التي حققتها في تصميم الليزر يمكن استخدامها في تطبيقات الليزر الأخرى أيضًا، حيث تتطلب طاقة عالية أو تحكمًا دقيقًا، مثل علم المواد.
المصدر: scitechdaily
شاهد المزيد:
