Nowatorski mikroskop daje wysokiej rozdzielczości obrazy 3D nietkniętych komórek :: Artykuły / Polski Serwis Naukowy

Polecamy również:

Białko Nanog niezbędne do "przeprogramowania" dorosłych komórek w komórki macierzyste

Naukowcy rzucają światło na to, jak komórki reagują na siły

Unijny zespół wkracza w przyszłość, przekształcając komórki skóry w komórki mózgu

Badania rzucają światło na sposób działania naturalnych komórek zabijających

Łączenie embrionalnych komórek macierzystych z dojrzałymi wyspecjalizowanymi komórkami przy użyciu nowego systemu fuzyjnego o wysokiej wydajności

Naukowcy odkryli nowy mechanizm naprawy DNA komórek

Naukowcy z Niemiec i USA dokonali rzeczy na pozór niewykonalnej - opracowali nowoczesny mikroskop, który zapewnia na poczekaniu trójwymiarowy (3D) obraz nietkniętych komórek bez konieczności chemicznego utrwalania, cięcia czy nawet barwienia ich na potrzeby badania. Nowe urządzenie, zaprezentowane w czasopiśmie Nature Methods, może wypełnić lukę w bieżących technologiach i okazać się użyteczne w naukach medycznych i biologii strukturalnej.

Naukowcy z Instytutu Materii Miękkiej i Materiałów Funkcjonalnych przy Helmholtz Zentrum Berlin (HZB) w Niemczech oraz amerykańskiego Narodowego Instytutu Onkologicznego zbadali całe, szybko zamrożone komórki w ich naturalnym środowisku.

Jak informują naukowcy, wysokiej rozdzielczości obrazy 3D całej komórki są dostarczane jednoetapowo. To nowe urządzenie ma na przykład taką przewagę nad mikroskopem elektronowym, że generuje obrazy 3D komórek, które są nietknięte. Ponadto jest szybsze od mikroskopu elektronowego, za którego pomocą uzyskanie obrazu 3D zaledwie jednej komórki może zabrać całe tygodnie. Nowy mikroskop bije na głowę również mikroskop fluorescencyjny, który umożliwia naukowcom obserwowanie jedynie oznakowanych struktur po ich uprzednim zabarwieniu.

Naukowcy twierdzą, że dzięki wykorzystaniu naturalnego kontrastu między materiałem organicznym a wodą zespołowi udało się stworzyć obraz wszystkich struktur komórki. Zrekonstruowali komórki gruczolakoraka myszy w trójwymiarze. Byli w stanie zaobserwować nawet najdrobniejsze szczegóły komórek, w tym ultramikroskopowe otworki w błonie jądrowej, podwójną błonę jądra komórkowego, wgłobienia wewnętrznej błony mitochondrialnej, kanały w błonie jądrowej i inkluzje w organellach komórkowych, jak np. lizosomy.

Promienie rentgenowskie obrazują ultrastrukturę komórek z dokładnością do 30 nanometrów (10 nanometrów odpowiada około 1 dziesięciotysięcznej grubości ludzkiego włosa). Ultrastruktura to szczegółowa struktura materiału biologicznego, która pozostaje niewidoczna pod mikroskopem optycznym.

Zespół wykorzystał światło częściowo koherentne do oświetlenia drobnych struktur hydratowanego obiektu w stanie zamrożenia i uzyskania wysokiej rozdzielczości 3D. Do wygenerowania światła wykorzystano źródło promieniowania synchrotronowego HZB, zwane BESSY II. Naukowcy wyjaśniają, że częściowa koherencja cechuje dwie fale, których względna faza poddawana jest losowym fluktuacjom, niewystarczającym do powstawania całkowicie niekoherentnej fali. Dzięki przyjęciu tego podejścia i zastosowaniu wysokiej rozdzielczości soczewek, udała się wizualizacja ultrastruktur komórek w niespotykanym dotychczas kontraście.

"Opracowaliśmy mikroskop transmisyjny miękkich promieni rentgenowskich, który wykorzystuje udoskonalone techniki nanowytwarzania, umożliwiające wyprodukowanie obiektywów rentgenowskich o wyższej rozdzielczości z węższymi strefami zewnętrznymi" - czytamy w artykule.

"Połączyliśmy ów obiektyw wyższej rozdzielczości z częściowo koherentnym oświetleniem materiału zamiast obiektywu niższej rozdzielczości i quasi-niekoherentnym oświetleniem, jakie wykorzystywano w poprzednich projektach. Podczas gdy częściowa koherencja obniża maksymalną, możliwą rozdzielczość w porównaniu do niekoherencji, to zapewnia znacznie wyższy kontrast przy średnich do wysokich częstotliwościach przestrzennych. W ten sposób, połączenie częściowej koherencji z obiektywem o lepszej rozdzielczości powinno zapewnić lepszy kontrast drobnych cech." '

Zdaniem naukowców te ostatnie osiągnięcia zapewnią medycynie wgląd w procesy wewnątrzkomórkowe, a konkretnie w to, w jaki sposób wirusy lub nanocząstki przenikają do komórek lub jąder. Poza tym, z ogólnego punktu widzenia, zapewnią one nowe narzędzie biologii strukturalnej do pogłębiania wiedzy na temat struktury komórki.

Za: CORDIS

komentuj publikację

Czy wiesz że...?

wersja BETA

Mikroskopia konfokalna odmiana mikroskopii świetlnej charakteryzująca się powiększonym kontrastem i rozdzielczością. Używana do uzyskania wysokiej jakości obrazów oraz rekonstrukcji obrazów w trzech wymiarach. pełny tekst

Skaningowy mikroskop pola bliskiego, mikroskop optyczny pola bliskiego, skaningowy mikroskop optyczny bliskiego zasięgu (z ang. NSOM Non-field Scanning Optical Microscope lub SNOM) mikroskop, w którym sondą skanującą jest stożek świetlny. Wiązka światła widzialnego padająca na próbkę odbija się od powierzchni lub przechodzi, trafiając do detektora. Jej intensywność bada się we wszystkich możliwych punktach, co daje obraz obiektu. pełny tekst

Moduł "Czy wiesz że...?" (wersja testowa, beta): definicje/pojęcia wygenerowane w obrębie tego modułu pochodzą z Wikipedii i udostępniane są na licencji Creative Commons: uznanie autorstwa, na tych samych warunkach, z możliwością obowiązywania dodatkowych ograniczeń. Dostęp do pełnej wersji każdego hasła (oraz dokładnch informacji na temat licencji, autora oraz edycji) możliwy jest po kliknięciu w odnośnik opisany jako "pełny tekst".