Дослідницька група під керівництвом професора Фрайбурзького університету Олександра Рорбаха
Лазер обертається навколо об'єкта, що досліджується, під різними кутами 100 разів на секунду. Кожні десять мс на основі розсіяного світла формується зображення із надвисокою чіткістю.
Джерело: Рорбах, Фрайбурзький університет
«Ми використовуємо кілька фізичних явищ,відомих із повсякденного життя, — розповідає Рорбах. — Насамперед те, що маленькі об'єкти, такі як молекули, віруси чи клітинні структури, найбільше розсіюють синє світло».
Таку специфіку крихітних об'єктів, як зазначаютьвчені легко показати на прикладі неба. Молекули повітря найбільше розсіюють синю частину сонячного спектра, через що денне небо нам здається блакитним. У контексті мікроскопії маленькі об'єкти, за словами авторів розробки, розсіюють і направляють у камеру приблизно в десять разів більше від частинок синього світла, ніж частинок червоного світла.
Другою особливістю, також запозиченою зреального світу, став дуже низький кут нахилу, під яким промінь прямує досліджуваний об'єкт. Дослідники кажуть, що зображення частинок стають чіткішими під нахиленим до площини об'єкта лазерним променем також, як відбитки пальців краще видно на келиху, якщо дивитися на нього під кутом до світла.
Крім того, вчені висвітлюють об'єкт косим лазерним променем послідовно з усіх боків, щоб уникнути можливих спотворень та артефактів.
ROCS uses blue, collimated laser light rotatingunder oblique angles to form images within 10 ms. Hence, back scattered laser light forms super-resolved image on a camera within 10 ms by simply adding up coherent images (left movie part). Right: image formation with 700x slowmo pic.twitter.com/JBcfBLfSec
— Alexander Rohrbach (@AlexRohrbach09) January 3, 2022
Зліва – окремі знімки, праворуч – загальне зображення.
Дослідники продемонструють роботумікроскоп на різних клітинних системах. Наприклад, ученим вдалося зняти, як стимульовані огрядні клітини всього за кілька мілісекунд відкривають маленькі пори, щоб вистрілити сферичними гранулами з незрозуміло високою силою та швидкістю. Гранули містять месенджер гістамін, який згодом може призвести до алергічних реакцій.
В інших експериментах вчені змогли спостерігати забагатьох тисячах зображень, як філоподії - довгі ниткоподібні «пальці» макрофагів - сканують своє оточення у пошуках видобутку складним тремтячим рухом і як їх цитоскелет може змінюватися з невідомою раніше швидкістю.
Amazing how fast virus-like (100nm, n=1.4) particles are, how the try to find the best binding point at the cells (100 Hz ROCS microscopy, 5x slomo) pic.twitter.com/04yGMyWSkQ
— Alexander Rohrbach (@AlexRohrbach09) January 2, 2022
Вірусоподібні частинки намагаються потрапити до клітини
«Нашою основною метою не було створення красивих зображень чи фільмів із несподівано високою динамікою клітин – ми хотіли отримати нові біологічні знання», – каже Рорбах.
Читати далі:
У MIT створили нерухомий тепловий двигун, який перевершив ККД турбін
Через десять років роботи вчені засумнівалися у стандартній моделі фізики
Подивіться, як виглядає схід Сонця на Марсі