Memanfaatkan untuk mikroskop resolusi tinggi

Artikel ini telah ditinjau sesuai dengan proses dan kebijakan editorial Science X. Para editor telah menekankan atribut berikut sambil memastikan kredibilitas konten:

fakta diverifikasi

sumber terpercaya

membenarkan

OKE! Teknologi inti sumber terbuka yang terpasang pada perangkat keras proyektor memungkinkan pencitraan berkecepatan tinggi menggunakan Mikroskop Iluminasi Terstruktur (SIM) 3D dengan autopolarisasi termodulasi. Rekonstruksi 3DSIM sampel jaringan tumbuhan dan hewan: (a) dinding sel pada daun oleander, (b) struktur berongga pada daun alga hitam, (c) ujung akar jumbai jagung, dan (d) filamen aktin pada jaringan ginjal tikus; gambar proyeksi intensitas maksimum (MIP) yang sesuai ditampilkan di baris bawah (eh). Bilah skala: 2 μm. Kredit: Nexus Fotonik Tingkat Lanjut (2023). DOI: 10.1117/1.APN.3.1.016001

× tutup

Teknologi inti sumber terbuka yang terpasang pada perangkat keras proyektor memungkinkan pencitraan berkecepatan tinggi menggunakan Mikroskop Iluminasi Terstruktur (SIM) 3D dengan autopolarisasi termodulasi. Rekonstruksi 3DSIM sampel jaringan tumbuhan dan hewan: (a) dinding sel pada daun oleander, (b) struktur berongga pada daun alga hitam, (c) ujung akar jumbai jagung, dan (d) filamen aktin pada jaringan ginjal tikus; gambar proyeksi intensitas maksimum (MIP) yang sesuai ditampilkan di baris bawah (eh). Bilah skala: 2 μm. Kredit: Nexus Fotonik Tingkat Lanjut (2023). DOI: 10.1117/1.APN.3.1.016001

Dalam bidang mikroskop yang terus berkembang, beberapa tahun terakhir telah terjadi kemajuan luar biasa baik dalam perangkat keras maupun algoritma yang telah memperkuat kemampuan kita untuk mengeksplorasi keajaiban kehidupan yang sangat kecil. Namun, jalur menuju mikroskop iluminasi terstruktur tiga dimensi (3DSIM) terhambat oleh masalah yang timbul dari kecepatan dan kompleksitas modulasi polarisasi.

Masuki sistem modulasi 3DSIM berkecepatan tinggi “DMD-3DSIM”, yang menggabungkan tampilan digital dengan pencitraan resolusi tinggi, memungkinkan para ilmuwan melihat struktur seluler dengan detail yang belum pernah terjadi sebelumnya.

Seperti dilaporkan dalam Advanced Photonics Nexus, tim Profesor Peng Xi dari Universitas Peking mengembangkan pengaturan inovatif seputar perangkat mikrocermin digital (DMD) dan modulator elektro-optik (EOM). Teknologi ini memecahkan masalah resolusi dengan secara signifikan meningkatkan resolusi lateral (sisi ke sisi) dan aksial (atas ke bawah) untuk resolusi spasial 3D yang dikatakan dua kali lipat dibandingkan teknik pencitraan sudut lebar tradisional.

Dalam praktiknya, ini berarti DMD-3DSIM dapat menangkap detail rumit struktur subselular seperti kompleks pori inti, mikrotubulus, filamen aktin, dan mitokondria dalam sel hewan. Penerapan sistem ini telah diperluas untuk mempelajari ultrastruktur sel tumbuhan yang sangat tersebar, seperti dinding sel pada daun oleander dan struktur berongga pada daun alga hitam. Bahkan pada bagian ginjal tikus, sistem tersebut menunjukkan efek polarisasi yang nyata pada filamen aktin.

Penulis memberikan informasi lebih lanjut tentang terobosan mereka dalam video ini. Kredit: Nexus Fotonik Tingkat Lanjut (2023). DOI: 10.1117/1.APN.3.1.016001

Gerbang terbuka menuju penemuan

Apa yang membuat DMD-3DSIM lebih menarik adalah komitmen terhadap ilmu pengetahuan terbuka. Tim Xi menyediakan semua komponen perangkat keras dan mekanisme kontrol di GitHub, sehingga mendorong kolaborasi dan mendorong komunitas ilmiah untuk mengembangkan teknologi tersebut.

Teknik DMD-3DSIM tidak hanya memfasilitasi penemuan biologis yang penting, namun juga meletakkan dasar bagi generasi 3DSIM berikutnya. Dalam aplikasi yang melibatkan pencitraan sel hidup, kemajuan dalam pewarna yang lebih terang dan lebih dapat difoto, algoritme peredam bising, dan model pembelajaran mendalam berdasarkan jaringan saraf menjanjikan peningkatan waktu pencitraan, pengambilan informasi, dan rekonstruksi gambar 3DSIM secara real-time dari data yang berisik. Dengan menggabungkan keterbukaan perangkat keras dan perangkat lunak, para peneliti berharap dapat membuka jalan bagi masa depan pencitraan multidimensi.

Informasi lebih lanjut:
Yaning Li dkk., Modulasi sinkronisasi auto-polarisasi berkecepatan tinggi mikroskop iluminasi terstruktur tiga dimensi, Advanced Photonics Nexus (2023). DOI: 10.1117/1.APN.3.1.016001