318
Химические изображения внутренностей бактерий были в 30 раз более четкими, чем изображения обычных микроскопов среднего инфракрасного диапазона. Исследователи из Токийского университета разработали передовой микроскоп среднего инфракрасного диапазона, позволяющий им видеть структуры внутри живых бактерий в нанометровом масштабе. Микроскопия среднего инфракрасного диапазона обычно ограничена низким разрешением, особенно по сравнению с другими методами микроскопии.
Эта последняя разработка создала изображение на 120 нанометрах, что, по словам исследователей, является XNUMX-кратным улучшением разрешения типичных микроскопов среднего инфракрасного диапазона. Возможность более четкого просмотра образцов в столь меньшем масштабе может помочь во многих областях исследований, в том числе в области инфекционных заболеваний, и открывает путь для разработки более точных изображений на основе среднего инфракрасного диапазона в будущем.
Микроскопическое царство – это место, где живут вирусы, белки и молекулы. Благодаря современным микроскопам, мы можем спуститься вниз и увидеть внутреннюю работу наших собственных клеток. Но даже эти впечатляющие инструменты имеют ограничение. Например, люминесцентные микроскопы с высоким разрешением требуют, чтобы образцы имели флуоресцентную метку. Иногда это может быть токсичным для образцов, а длительное воздействие света во время просмотра может отбелить образцы, то есть они больше не будут полезны. Электронные микроскопы могут также обеспечить очень впечатляющие детали, но образцы должны быть помещены в вакуум, поэтому живые образцы не могут быть исследованы.
Преимущества микроскопии среднего инфракрасного диапазона
Для сравнения, микроскопия среднего инфракрасного диапазона может предоставить как химическую, так и структурную информацию о живых клетках без необходимости их окрашивания или повреждения. Однако его использование было ограничено в биологических исследованиях из-за его сравнительно низкого разрешения. В то время как флуоресцентная микроскопия с высоким разрешением может сузить изображение до десятков нанометров (1 нанометр равен одной миллионной миллиметра), микроскопия среднего инфракрасного диапазона обычно может достигать лишь около 3 микрон (1 микрон равен одной тысячной миллиметра).
Однако в результате нового прорыва исследователи Токийского университета достигли более высокого разрешения средней инфракрасной микроскопии, чем когда-либо ранее. «Мы достигли пространственного разрешения 120 нанометров, то есть 0,12 микрона. Это удивительное разрешение примерно в 30 раз лучше, чем у традиционной микроскопии в среднем инфракрасном диапазоне», – объяснил профессор Такуро Идегучи из Института фотонной науки и технологий Токийского университета.
Команда использовала «синтетическую апертуру» — технику, объединяющую несколько изображений, сделанных под разными углами освещения, для создания более четкой общей картины. Как правило, образец помещают между двумя линзами. Однако линзы нечаянно поглощают часть среднего инфракрасного света. Они решили эту проблему, поместив образец бактерий (были использованы E. палочки и Родокок джостии RHA1) на кремниевую пластину, которая отражала видимый свет и пропускала инфракрасный свет. Это позволило исследователям использовать одну линзу, позволяя им лучше осветить образец светом среднего инфракрасного диапазона и получить более подробное изображение.
«Мы были удивлены тем, как четко мы можем наблюдать внутриклеточные структуры бактерий. Высокое пространственное разрешение нашего микроскопа может позволить нам изучать, например, антимикробную резистентность, которая является мировой проблемой», — сказал Идегучи. «Мы верим, что можем продолжать совершенствовать технику по разным направлениям. Если мы используем лучшую линзу и более длительную волну видимого света, пространственное разрешение может быть даже ниже 100 нанометров. С необыкновенной ясностью мы хотели бы изучить разные образцы клеток для решения фундаментальных и прикладных биомедицинских проблем».
