"La microscopía óptica ha sido una herramienta indispensable para el estudio de complejos biológicos tridimensionales.
La principal característica distintiva del nuevo método esque este enfoque puede simplemente agregarse a la mayoría de los sistemas existentes y reproducirse fácilmente. Esto hará que el desarrollo esté disponible para otros investigadores.
Captura de imágenes de enfoque múltiple
Sistemas de microscopía estándar basados en cámarasObtenga imágenes claras en un plano focal. Aunque los investigadores han probado diferentes estrategias para adquirir imágenes simultáneamente con diferentes profundidades de enfoque, estos enfoques generalmente requieren el uso de varias cámaras. O, por ejemplo, utilizando un elemento de separación óptica difractiva (DOE) dedicado para crear una imagen con una sola cámara. Ambas estrategias son complejas y DOE no es nada fácil.
Los elementos ópticos de difracción son sustratos ópticos con estructuras de difracción de amplitud y/o fase en una de las superficies, calculados con la ayuda de un ordenador y fabricados mediante litografía láser de precisión o por haz de electrones.
Los científicos utilizaron un prisma con un divisor de haz en Z, que se puede ensamblar completamente a partir de componentes estándar y se puede aplicar fácilmente a una variedad de técnicas de imagen.Por ejemplo, fluorescencia , microscopía de contraste de fase o imágenes de campo oscuro.
El prisma separa la luz detectada poradquisición simultánea de varias imágenes en un marco de cámara. Cada imagen de la muestra se enfoca a una profundidad diferente. El uso de una cámara de alta velocidad con un área de sensor grande y una gran cantidad de píxeles permitió a los investigadores distribuir múltiples imágenes de alta resolución en un solo sensor.
Imágenes multifocales obtenidas conLas nuevas técnicas permiten estimar el fondo desenfocado de una muestra con mucha más precisión que con una sola imagen. Los investigadores utilizaron esta información para desarrollar un algoritmo de eliminación de desenfoque 3D mejorado. Elimina la luz de fondo desenfocada, que a menudo es un problema con la microscopía de gran angular.
“Nuestro algoritmo avanzado de eliminación de desenfoqueLa imagen en 3D suprime el fondo muy desenfocado de fuentes fuera del volumen de la imagen, explica Xiao. "Esto mejora tanto el contraste de la imagen como la relación señal-ruido, lo que hace que el algoritmo sea particularmente útil para la obtención de imágenes de fluorescencia con muestras gruesas".
Versatilidad probada
Los investigadores han demostrado una nueva técnica conutilizando métodos de microscopía ampliamente utilizados. Hicieron imágenes en 3D con un gran campo de visión, que abarcaba cientos de neuronas u organismos enteros en movimiento libre. Los expertos también crearon imágenes en 3D de alta velocidad de los cilios de los rotíferos, que se mueven cada centésima de segundo. Este experimento demostró claramente las posibilidades de un nuevo método para obtener imágenes tridimensionales de alta calidad.
Para demostrar las capacidades de avanzadaCon el algoritmo de eliminación de desenfoque 3D, los investigadores visualizaron varios especímenes gruesos, incluido el cerebro de un ratón vivo. Observaron mejoras significativas en el contraste y la relación señal / ruido. Actualmente, los investigadores están trabajando para ampliar esta técnica de modo que pueda funcionar con aún más técnicas de imagen.
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