Нова техніка флуоресцентної мікроскопії дозволяє отримувати зображення з надвисокою роздільною здатністю з одного кадру, надаючи вченим можливість детально вивчати клітини в реальному часі.
Техніка, описана виданням Phys, називається SPIFFI (Spatial Polarization-Induced Fluorescence Fluctuation Imaging – просторово-поляризаційна візуалізація флуктуацій флуоресценції). Дослідники Вей Ґуо, Лелі Фелетті та Олександра Раденович пояснюють, що вона дозволяє подолати обмеження традиційних методів суперроздільної мікроскопії, використовуючи поляризацію флуоресцентного світла.
Суперроздільна мікроскопія стала справжнім проривом у клітинній біології, дозволяючи вченим досліджувати структури, які надто малі для звичайних світлових мікроскопів. Проте, традиційні методи часто потребують зйомки сотень або навіть тисяч окремих кадрів. Це ускладнює або робить неможливим дослідження живих клітин, адже їхні структури постійно рухаються.
Олександра Раденович, яка працює в Лабораторії нанорозмірної біології (LBEN) Інженерної школи EPFL, зазначає, що SPIFFI «здатна фіксувати швидкоплинні процеси всередині клітин, забезпечуючи високопродуктивну, багатовимірну візуалізацію, що виходить за межі можливостей звичайних мікроскопів».
«Попередні підходи використовували часову інформацію для досягнення просторової роздільної здатності, але це погано працює з живими клітинами», – додає автор дослідження, аспірант LBEN Вей Ґуо.
Техніка SPIFFI базується на тому, що флуоресцентні молекули випромінюють поляризоване світло. Це означає, що світлові хвилі, випромінені молекулою, «коливаються переважно в певних напрямках, залежно від орієнтації молекули».
SPIFFI «розділяє це флуоресцентне світло на чотири канали, чутливі до поляризації, і порівнює отримані зображення для відновлення раніше прихованих деталей структури».
Дослідники продемонстрували експериментально, що SPIFFI може підвищити роздільну здатність зображення вдвічі за один кадр, а не за сотні чи тисячі. Техніка дозволяє розрізняти структури розміром близько 160-170 нанометрів і була успішно застосована для чіткої візуалізації таких процесів, як поділ і злиття клітин.
«За допомогою попередніх методів зйомка багатьох кадрів давала лише один суперроздільний кадр. З SPIFFI кожен кадр є суперроздільним, що означає, що ми тепер можемо створювати суперроздільні відео живих клітин», – продовжує Ґуо. «Ми також бездоганно інтегрували зображення SPIFFI з наявними методами, заснованими на флуктуаціях, для постобробки, досягаючи роздільної здатності близько 80 нанометрів».
Що важливо, оптичне обладнання SPIFFI може бути впроваджене в існуючі флуоресцентні мікроскопи, що робить його набагато практичнішим, ніж повноцінні спеціалізовані системи. Зараз дослідники працюють над тим, щоб зробити SPIFFI більш компактним, що ще більше покращить його зручність використання.
Авторство зображенняEPFL