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L’évolution du microscope optique : pourquoi la nanotechnologie est-elle si fascinante ?
Avec le développement rapide de la recherche biomédicale, la technologie de microscopie optique a inauguré une nouvelle ère. Le développement de la technologie de microscopie à super-résolution a brisé les limites de l’imagerie fixées par la limite de diffraction de la lumière, permettant aux scientifiques d’observer des nanostructures jusque-là indétectables.
« La technologie d’imagerie à super-résolution utilise des méthodes de champ proche et de champ lointain pour obtenir des images à plus haute résolution. »
La technologie de microscopie à super-résolution utilise une variété d’algorithmes pour présenter le comportement dynamique et les changements structurels des molécules biologiques aux scientifiques. Les deux principales techniques sont la super-résolution déterministe et la super-résolution stochastique. Ces méthodes s'appuient sur la réponse non linéaire de la luminescence moléculaire et sur le comportement temporel de la source de luminescence, nous offrant ainsi une perspective fascinante.
« En 2014, le prix Nobel de chimie a été décerné à Eric Betzig, W.E. Moerner et Stefan Hell pour leur démonstration percutante de la praticabilité de la microscopie à super-résolution à l'échelle nanométrique. »
Dans l'évolution de la microscopie à super-résolution, quatre aspects techniques importants méritent l'attention : la microscopie à effet tunnel (PTM), la microscopie à quadruple hélice (4Pi), la microscopie à éclairage structuré (SIM) et l'éclairage modulé spatialement (SMI). Ces techniques ouvrent de nouvelles perspectives en biomédecine et aident à étudier les interactions complexes au sein des cellules.
La microscopie à effet tunnel utilise l'effet de pénétration des photons, tandis que la microscopie à quadruple hélice améliore la résolution axiale en effectuant une focalisation simultanée à partir de deux objectifs opposés. Par exemple, la meilleure résolution du microscope à quadruple hélice peut atteindre 150 nanomètres, ce qui est nettement meilleur que celui d’un microscope confocal standard.
« La microscopie à éclairage structuré améliore non seulement la qualité de l'image en modifiant la fréquence d'éclairage, mais pose également les bases de nombreuses technologies de diagnostic médical futures. »
La microscopie à éclairage structuré collecte des informations provenant de différents domaines de fréquence et reconstruit des images en super-résolution, ce qui permet à la communauté médicale d'établir des diagnostics à des résolutions plus élevées. De plus, les techniques d’éclairage modulées spatialement sont également intégrées à une variété de techniques de super-résolution pour produire des résultats d’imagerie plus perspicaces, en particulier dans l’étude des maladies des tissus oculaires.
Avec le développement de la technologie de super-résolution, l'utilisation de biocapteurs est devenue de plus en plus courante. Ces capteurs peuvent suivre les activités intracellulaires en temps réel. À l’aide de capteurs génétiquement codés, les scientifiques peuvent mesurer avec précision des événements biologiques tels que le calcium, le pH et la tension, fournissant ainsi des données inestimables pour comprendre la dynamique cellulaire.
« Le développement de la microscopie à super-résolution non seulement incite davantage de chercheurs à y consacrer leurs efforts, mais remet également en question notre compréhension traditionnelle des systèmes biologiques. »
Cependant, ces techniques de microscopie optique sont également confrontées à des défis, tels que la complexité des lasers, les limitations de la vitesse de capture d'images et la sensibilité à la lumière des échantillons, qui peuvent affecter le processus d'imagerie. Malgré tout, les chercheurs travaillent toujours dur pour améliorer ces problèmes.
Il est remarquable que ces avancées technologiques nous aient permis de comprendre non seulement le niveau macroscopique mais aussi le niveau microscopique. La technologie actuelle nous permet d’observer la structure interne des cellules de manière plus détaillée et plus dynamique.
Avec l'évolution des microscopes optiques et leur application en nanotechnologie, la communauté scientifique est confrontée au défi de transformer ces nouvelles connaissances en réalisations médicales et biotechnologiques pratiques. Pensez-vous également à ce que la technologie future apportera ? les autres possibilités ?
