Language
Country/Area
No result found
Эволюция оптического микроскопа: почему нанотехнологии так интересны?
Благодаря быстрому развитию биомедицинских исследований технология оптической микроскопии открыла новую эру. Развитие технологии микроскопии сверхвысокого разрешения позволило преодолеть границы визуализации, установленные дифракционным пределом света, что позволило ученым наблюдать ранее необнаружимые наноструктуры.
«Технология получения изображений сверхвысокого разрешения использует методы ближнего и дальнего поля для получения изображений с более высоким разрешением».
Технология микроскопии сверхвысокого разрешения использует различные алгоритмы для представления ученым динамического поведения и структурных изменений биологических молекул. Два основных метода — детерминированное сверхразрешение и стохастическое сверхразрешение. Эти методы основаны на нелинейном отклике молекулярной люминесценции и временном поведении источника люминесценции, предоставляя нам захватывающую перспективу.
«В 2014 году Нобелевская премия по химии была присуждена Эрику Бетцигу, У. Э. Мёрнеру и Стефану Хеллу за их убедительную демонстрацию практичности микроскопии сверхвысокого разрешения в наномасштабе».
В развитии микроскопии сверхвысокого разрешения заслуживают внимания четыре важных технических аспекта: микроскопия туннелирования света (ПТМ), микроскопия четверной спирали (4Pi), микроскопия структурированного освещения (СМО) и пространственно-модулированное освещение (ПМО). Эти методы открывают новые возможности биомедицины и помогают изучать сложные взаимодействия внутри клеток.
Светотуннельная микроскопия использует эффект проникновения фотонов, в то время как квадрупольная спиральная микроскопия улучшает аксиальное разрешение за счет одновременной фокусировки с двух противоположных объективов. Например, максимальное разрешение квадрупольного спирального микроскопа может достигать 150 нанометров, что значительно лучше, чем у стандартного конфокального микроскопа.
«Микроскопия со структурированным освещением не только улучшает качество изображения за счет изменения частоты освещения, но и закладывает основу для многих будущих медицинских диагностических технологий».
Микроскопия со структурированным освещением собирает информацию из различных частотных областей и реконструирует изображения со сверхвысоким разрешением, что позволяет медицинскому сообществу ставить диагнозы с более высоким разрешением. Кроме того, методы пространственно-модулированного освещения также интегрируются с различными методами сверхвысокого разрешения для получения более содержательных результатов визуализации, особенно при изучении заболеваний глазных тканей.
С развитием технологии сверхвысокого разрешения применение биосенсоров становится все более распространенным. Эти сенсоры могут отслеживать внутриклеточную активность в режиме реального времени. Используя генетически закодированные датчики, ученые могут точно измерять биологические явления, такие как уровень кальция, pH и напряжение, предоставляя бесценные данные для понимания клеточной динамики.
«Развитие микроскопии сверхвысокого разрешения не только привлекает все больше исследователей, направляющих свои усилия, но и бросает вызов нашему традиционному пониманию биологических систем».
Однако эти методы оптической микроскопии также сталкиваются с такими проблемами, как сложность лазеров, ограничения по скорости захвата изображений и светочувствительность образцов, которые могут повлиять на процесс получения изображений. Несмотря на это, исследователи продолжают упорно работать над решением этих проблем.
Примечательно, что эти технологические достижения позволили нам понять не только макроскопический уровень, но и микроскопический уровень. Современные технологии позволили нам увидеть более подробную и динамичную внутреннюю структуру клеток.
С развитием оптических микроскопов и их применением в нанотехнологиях научное сообщество сталкивается с проблемой, как преобразовать эти новые знания в практические медицинские и биотехнологические достижения. Вы также думаете о том, что принесут будущие технологии? Что такое дальнейшие возможности?
