Ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον καθηγητή του Πανεπιστημίου του Φράιμπουργκ Alexander Rohrbach
Το λέιζερ περιστρέφεται γύρω από το αντικείμενο που εξετάζουμε σε διαφορετικές γωνίες 100 φορές το δευτερόλεπτο. Κάθε δέκα ms, σχηματίζεται μια εικόνα εξαιρετικά υψηλής ευκρίνειας με βάση το διάσπαρτο φως.
Πηγή: Rohrbach, University of Freiburg
«Χρησιμοποιούμε πολλά φυσικά φαινόμενα,γνωστός από την καθημερινή ζωή, λέει ο Rohrbach. «Πρώτα από όλα, το γεγονός ότι μικρά αντικείμενα, όπως μόρια, ιοί ή κυτταρικές δομές, διασκορπίζουν περισσότερο το μπλε φως».
Αυτή η ιδιαιτερότητα των μικροσκοπικών αντικειμένων, όπως σημειώθηκεεπιστήμονες, είναι εύκολο να φανεί στο παράδειγμα του ουρανού. Τα μόρια του αέρα διασκορπίζουν περισσότερο το μπλε μέρος του ηλιακού φάσματος, γι' αυτό και ο ουρανός της ημέρας μας φαίνεται μπλε. Στο πλαίσιο της μικροσκοπίας, μικρά αντικείμενα, σύμφωνα με τους συντάκτες της ανάπτυξης, διασκορπίζουν και κατευθύνουν στην κάμερα περίπου δέκα φορές περισσότερα σωματίδια μπλε φωτός από σωματίδια κόκκινου φωτός.
Το δεύτερο χαρακτηριστικό, επίσης δανεισμένο απόστον πραγματικό κόσμο, η γωνία κλίσης στην οποία η δέσμη κατευθύνεται προς το αντικείμενο μελέτης έχει γίνει πολύ χαμηλή. Οι ερευνητές λένε ότι οι εικόνες των σωματιδίων γίνονται πιο καθαρές όταν η δέσμη λέιζερ γέρνει στο επίπεδο του αντικειμένου, όπως τα δακτυλικά αποτυπώματα είναι πιο ορατά σε ένα γυαλί όταν τα βλέπουμε υπό γωνία προς το φως.
Επιπλέον, οι επιστήμονες φωτίζουν το αντικείμενο με μια λοξή δέσμη λέιζερ διαδοχικά από όλες τις πλευρές για να αποφύγουν πιθανές παραμορφώσεις και τεχνουργήματα.
Το ROCS χρησιμοποιεί μπλε, ευθυγραμμισμένο φως λέιζερ που περιστρέφεταικάτω από λοξές γωνίες για σχηματισμό εικόνων εντός 10 ms. Ως εκ τούτου, το πίσω διάσπαρτο φως λέιζερ σχηματίζει μια υπερ-αναλυμένη εικόνα σε μια κάμερα μέσα σε 10 ms, προσθέτοντας απλώς συνεκτικές εικόνες (αριστερό μέρος της ταινίας). Δεξιά: σχηματισμός εικόνας με 700x slowmo pic.twitter.com/JBcfBLfSec
— Alexander Rohrbach (@AlexRohrbach09) 3 Ιανουαρίου 2022
Στα αριστερά - μεμονωμένες εικόνες, στα δεξιά - η συνολική εικόνα.
Οι ερευνητές επιδεικνύουν εργασίαμικροσκόπιο σε διάφορα κυτταρικά συστήματα. Για παράδειγμα, οι επιστήμονες μπόρεσαν να κινηματογραφήσουν πώς διεγερμένα μαστοκύτταρα ανοίγουν μικρούς πόρους σε λίγα μόνο χιλιοστά του δευτερολέπτου για να εκτοξεύουν σφαιρικά σφαιρίδια με ανεξήγητα υψηλή δύναμη και ταχύτητα. Οι κόκκοι περιέχουν την αγγελιοφόρο ισταμίνη, η οποία μπορεί στη συνέχεια να οδηγήσει σε αλλεργικές αντιδράσεις.
Σε άλλα πειράματα, οι επιστήμονες μπόρεσαν να παρατηρήσουνπολλές χιλιάδες εικόνες για το πώς τα φιλοπόδια - τα μακριά, νηματοειδή "δάχτυλα" των μακροφάγων - σαρώνουν το περιβάλλον τους για θήραμα σε μια περίπλοκη κίνηση τρεμούλας και πώς ο κυτταροσκελετός τους μπορεί να αλλάξει με άγνωστους ρυθμούς.
Καταπληκτικό πόσο γρήγορα είναι τα σωματίδια που μοιάζουν με ιούς (100nm, n=1,4), πώς προσπαθούν να βρουν το καλύτερο σημείο δέσμευσης στα κύτταρα (μικροσκόπιο ROCS 100 Hz, 5x αργός ρυθμός) pic.twitter.com/04yGMyWSkQ
— Alexander Rohrbach (@AlexRohrbach09) 2 Ιανουαρίου 2022
Σωματίδια που μοιάζουν με ιούς προσπαθούν να εισέλθουν στο κύτταρο
«Ο κύριος στόχος μας δεν ήταν να δημιουργήσουμε όμορφες εικόνες ή ταινίες με απροσδόκητα υψηλή δυναμική των κυττάρων – θέλαμε να αποκτήσουμε νέες βιολογικές γνώσεις», λέει ο Rohrbach.
Διαβάστε περισσότερα:
Το MIT δημιουργεί μια σταθερή θερμική μηχανή που ξεπερνά τις επιδόσεις των στροβίλων
Μετά από δέκα χρόνια εργασίας, οι επιστήμονες αμφισβήτησαν το τυπικό μοντέλο της φυσικής
Δείτε πώς είναι η ανατολή του ηλίου στον Άρη