מיקרוסקופיה מעבר לגבול הרזולוציה

הצוות הפולני-ישראלי בראשות ד"ר. ראדק Łapkiewicz מהפקולטה לפיזיקה באוניברסיטת ורשה הציג שיטה מהפכנית חדשה של מיקרוסקופיה שאין לה תיאורטית מגבלת רזולוציה במגזין "אופטיקה".

המחקר הוכרז על ידי הקרן למדע פולני (FNP) בתקשורת ל- PAP. ד"ר. Łapkiewicz הוא מקבל התוכנית FIRST TEAM.

התפתחות מדעי החיים והרפואה מחייבת התבוננות בחפצים קטנים יותר ויותר - למשל מבנה ואינטראקציה של חלבונים בתאים. הדגימות שנצפו לא צריכות להיות שונות מהמבנים המופיעים באופן טבעי בגוף - לכן אסור להשתמש בשיטות ובריאגנטים בצורה אגרסיבית מדי.
למיקרוסקופ האופטי הקלאסי רזולוציה לא מספקת. בשל אורך הגל של האור, מיקרוסקופ כזה אינו מאפשר הדמיה של מבנים הקטנים מכ -250 ננומטר (חצי מאורך הגל של האור הירוק). כבר לא ניתן להבדיל בין אובייקטים הקרובים זה לזה. זו מה שמכונה המגבלה העקיפה.
למיקרוסקופ האלקטרונים יש רזולוציה הגבוהה בכמה סדרי גודל ממיקרוסקופ אור, אך היא מאפשרת לנו לצפות רק בחפצים מתים המוצבים בוואקום ומופצצים בקרן אלקטרונים. לא מדובר בחקר אורגניזמים חיים או בתהליכים המתרחשים בהם באופן טבעי.

מקור תמונה: אופטיקה כרך 7, גיליון 10, עמ '1308-1316 (2020) •https://doi.org/10.1364/OPTICA.399600

הפיתרון הוא מיקרוסקופ פלואורסצנטי ברזולוציה גבוהה (מחקר לפיתוח אזור הדמיה זה זכה בפרס נובל בשנים 2008 ו 2014). כזכור בתקשורת, קיימות כבר כמה טכניקות מיקרוסקופ פלואורסצנטי. שיטות PALM, STORM או STED מאופיינות ברזולוציה גבוהה ומאפשרות בידול של אובייקטים שנמצאים זה מזה בתריסר ננומטרים בלבד. עם זאת, נדרש זמן חשיפה ארוך והכנה מורכבת של התכשירים הביולוגיים. לעומת זאת, מיקרוסקופ SIM או ISM הן שיטות קלות לשימוש, אך עם רזולוציה מופחתת באופן משמעותי - הן מאפשרות לראות מבנים קטנים פי שניים מגבול ההפרעה. ד"ר. ראדק Łapkiewicz מהמעבדה לאופטיקה קוונטית בפקולטה לפיזיקה באוניברסיטת ורשה ואלכסנדרה הורודה ואדריאן מקובסקי - סטודנטים מאוניברסיטת ורשה למדעי החיים - יחד עם צוותו של דן אורון ממכון ויצמן בישראל שיפרו את שיטת ה- ISM הקיימת. והציג טכנולוגיה חדשה במיקרוסקופ סריקת תמונות בתנודות אופטיות ברזולוציה סופר (SOFISM). הם הצליחו להראות שגבול העקיפה התגבר ארבע פעמים, כך דיווח ה- FNP.

"SOFISM מציע פשרה בין קלות שימוש לרזולוציה. אנו מאמינים כי השיטה שלנו יכולה למלא את הנישה בין טכניקות מורכבות, קשות לשימוש, ברזולוציה גבוהה מאוד לבין שיטות ברזולוציה נמוכה אך קלה לשימוש. ל- SOFISM אין גבול רזולוציה תיאורטי, אך אכן יש בעבודה שלנו הצגת תוצאות בהן חרגנו את גבול ההפרעה ארבע פעמים. במאמר הראינו גם כי לשיטת SOFISM פוטנציאל גבוה להדמיית מבנים ביולוגיים תלת מימדיים ", אומר ד"ר. . ראדק Łapkiewicz, שמצטט בתקשורת.

השיטה שפיתחו פיזיקאים ורשה היא מאוד נגישה מבחינה טכנית. זה מספיק - כפי שקראנו בתקשורת - לשנות מעט את המיקרוסקופ הקונפוקלי הנפוץ במעבדות (החלפת מכפיל הפוטו עם גלאי מערך SPAD), כדי להאריך מעט את זמן המדידה ולשנות את הליך הטיפול בנתונים.

"עד לא מזמן, גלאי מערכי SPAD היו יקרים ולא מספיקים ליישומים כמו שלנו. המצב הזה השתנה לאחרונה. גלאי SPAD חדשים היו זמינים מאז השנה שעברה המשלבים טכנולוגיה ומחסומי מחירים הוסרו. לכן, אנו מאמינים כי מיקרוסקופ פלואורסצנטי טכניקות כמו SOFISM יכולות להפוך לטכניקות נפוצות לבדיקות מיקרוסקופיות תוך מספר שנים ". - מדגיש ד"ר Łapkiewicz.

הפרסום הוא כאן כדי למצוא אותו.