Superresolutiemicroscopie maakt gebruik van digitale weergavetechnologie

In de steeds evoluerende wereld van de microscopie hebben we de afgelopen jaren opmerkelijke vooruitgang geboekt op het gebied van zowel instrumentatie als algoritmen, waardoor ons vermogen om de oneindig kleine wonderen van het leven te onderzoeken is vergroot. De reis naar 3D-gestructureerde verlichtingsmicroscopie (3DSIM) wordt echter belemmerd door uitdagingen die voortkomen uit de snelheid en complexiteit van polarisatiemodulatie.

DMD-3DSIM-systeem

Maak kennis met het snelle 3DSIM 3D-modulatiesysteem “DMD-3DSIM”, dat digitale weergave combineert met beeldvorming met hoge resolutie, waardoor wetenschappers cellulaire structuren in ongekend detail kunnen zien. Zoals vermeld in Vereniging voor geavanceerde fotonicaHet team van professor Ping Shi aan de Universiteit van Peking ontwikkelde deze innovatieve opstelling rond een digitaal microspiegelapparaat (DMD) en een elektro-optische modulator (EOM). Het pakt resolutie-uitdagingen aan door de laterale (zij-naar-zij) en axiale (boven-naar-onder) resolutie dramatisch te verbeteren, waarbij de ruimtelijke 3D-resolutie naar verluidt twee keer zo hoog is als die wordt bereikt door conventionele breedveldbeeldvormingstechnieken.

Gepolariseerd inzicht in cellulaire structuren

In praktische termen betekent dit dat DMD-3DSIM ingewikkelde details van subcellulaire structuren kan vastleggen, zoals het nucleaire poriëncomplex, microtubuli, actinefilamenten en mitochondriën in dierlijke cellen. De toepassing van het systeem is uitgebreid om zeer verspreide ultrastructuren van plantencellen te bestuderen, zoals celwanden in oleanderbladeren en holle structuren in zwarte algenbladeren. Zelfs in een nierschijfje van een muis onthulde het systeem een ​​duidelijk polariserend effect op actinefilamenten.

Een open portaal voor ontdekking

Wat DMD-3DSIM nog spannender maakt, is de toewijding aan open science. Het team van Shi heeft alle hardwarecomponenten en besturingsmechanismen openlijk beschikbaar gemaakt op GitHub, waardoor samenwerking wordt bevorderd en de wetenschappelijke gemeenschap wordt aangemoedigd om op deze technologie voort te bouwen.

DMD-3DSIM-technologie maakt niet alleen belangrijke biologische ontdekkingen mogelijk, maar legt ook de basis voor de volgende generatie 3DSIM. In toepassingen waarbij live cell imaging betrokken is, beloven de vooruitgang op het gebied van helderdere, meer fotostabiele kleurstoffen, ruisonderdrukkingsalgoritmen en op neurale netwerken gebaseerde deep learning-modellen de beeldduur, het ophalen van informatie en het in realtime herstellen van 3DSIM-beelden uit luidruchtige gegevens te verbeteren. Door de openheid van hardware en software te combineren hopen onderzoekers de weg vrij te maken voor de toekomst van multidimensionale beeldvorming.

Lees voor meer details het originele Gold Open Access-artikel van Y. Li, R. Cao, et al., “Snelle zelfpolarisatie-synchronisatiemodulatie 3D-gestructureerde verlichtingsmicroscoop“,” Toestand. Foton. Relatie 3(1) 016001 (2023), doi 10.1117/1.APN.3.1.016001.