Stereo mikroskop za lasersko skeniranje sposoban za 3D sliku u realnom vremenu
Prije nekoliko dana, tim za snimanje u super rezoluciji Državnog ključnog laboratorija za tranzijentnu optiku i fotonsku tehnologiju Instituta za optiku i mehaniku Xi'an, Kineska akademija nauka uspješno je razvio dvofotonski ekscitacijski laserski skenirajući stereo mikroskop u realnom vremenu .
Kada laboratorijski miš vidi sliku mačke, kako funkcionira njegov mozak? Kako se ova nova informacija prenosi u neuronskoj mreži koja sadrži desetine miliona neurona? Kako pomoću optičkog mikroskopa zaviriti u misteriju? Ovo istraživanje savremene nauke o životu postavlja nove izazove tehnologiji optičke mikroskopije.
Prije nekoliko dana, tim za snimanje u super rezoluciji Državnog ključnog laboratorija za tranzijentnu optiku i fotonsku tehnologiju Instituta za optiku i mehaniku Xi'an, Kineska akademija nauka uspješno je razvio dvofotonski ekscitacijski laserski skenirajući stereo mikroskop u realnom vremenu . "Omogućava nam da promatramo dinamični trodimenzionalni mikroskopski svijet u realnom vremenu poput gledanja trodimenzionalnog filma, bez svjetlosnih kriški i dugotrajne trodimenzionalne rekonstrukcije slike." Dr Yang Yanlong, glavni član tima, rekao je. Pokazalo se da konvencionalna svjetlosna mikroskopija ima dva problema. Jedan od problema je što je dubina polja snimanja vrlo mala i istovremeno se može vidjeti samo tanak sloj uzorka, a trodimenzionalna distribucija uzorka se ne može direktno vidjeti. Drugi teži problem je: da bi se imitirala ljudska percepcija trodimenzionalnog svijeta putem binokularnog vida, Beselov snop treba skenirati u dva smjera. Ako je vremensko kašnjenje snimanja u ova dva smjera preveliko, ono će biti kratkotrajno. Fluorescentni signal se ne može precizno uhvatiti i pozicionirati. Na primjer, dvofotonska laserska skenirajuća fluorescentna mikroskopija se široko koristi u neuroimaging i drugim poljima otkako je predložena 1990-ih. Da bi se završila 3D slika, obično je potrebno na desetine ili čak stotine slojeva 2D slika da se superponiraju i rekonstruišu. Cijeli proces 3D snimanja traje najmanje nekoliko minuta, a brzina je vrlo spora, tako da ne može zadovoljiti dinamičku 3D sliku živih organizama", objasnio je dr. Yang Yanlong.
Tim za snimanje u super rezoluciji sa Instituta za optiku i mehaniku Xi'an, predvođen istraživačima Baoli Yao i Tong Ye, koristio je izduženi fokusirani laserski snop——Besselov snop da završi skeniranje. Rezanje, jasna slika debelih 3D uzoraka u jednom trenutku. Istraživači sa Instituta za optiku i mehaniku Xi'an prevazišli su poteškoće i dizajnirali složeni uređaj za lasersko skeniranje, koji je realizovao brzo skeniranje Besselovih zraka sa tri stepena slobode i može se prebacivati između dvostrukih uglova gledanja reda veličine milisekundi (hiljaditih delova). sekundu).
Šta to znači? Laički rečeno, ako pčela proleti pored nas, potrebna su nam dva oka da bismo je vidjeli u isto vrijeme, kako bi mozak mogao precizno uočiti njen položaj. Ako se lijeve i desne oči naizmenično otvaraju i zatvaraju, mozak će Nemoguće je precizno odrediti položaj pčela. Prebacivanje novih tehničkih sredstava na "milisekundnom nivou" omogućava da se slikanje dvostrukog pogleda završi u trenu, tako da se trodimenzionalne dinamičke promjene uzorka mogu uhvatiti u realnom vremenu.
Ova tehnologija po prvi put realizuje stereomikroskopski sistem za snimanje i prikaz u realnom vremenu zasnovan na laserskom skeniranju sa dvostrukim pogledom, a njegova brzina trodimenzionalne slike je za jedan do dva reda veličine veća od tradicionalne metode skeniranja tačka po tačku. Odnosno, proces snimanja koji je nekada trajao od nekoliko minuta do desetina minuta sada se može završiti za nekoliko sekundi. Ovaj dvofotonski stereomikroskopski sistem za snimanje pruža novi alat za posmatranje za trodimenzionalno snimanje u realnom vremenu i prikaz živih organizama, koji se može koristiti u Posmatranju prolaska prolaznih neuronskih signala kroz neuronske mreže. Podrazumijeva se da je ovo istraživanje podržano od strane "Programa stotinu talenata" Kineske akademije nauka i Nacionalne fondacije za prirodne nauke Kine. Od verifikacije osnovnih principa, otkrića u ključnim tehnologijama, do završetka prototipova principa, prošao je kroz različite veze od osnovnih istraživanja do integracije aplikacija.
Trenutno, istraživačka grupa provodi kooperativno istraživanje o biomedicinskim primjenama sa relevantnim naučno-istraživačkim institucijama u zemlji i inostranstvu, te se nada da će što prije primijeniti ovu tehnologiju na polju brzog trodimenzionalnog snimanja i prikaza živih organizama.
