Содержание живых клеток можно увидеть в их естественном состоянии более подробно, чем когда-либо прежде, используя новую методику, разработанную исследователями в Японии. Это достижение должно помочь раскрыть сложные и хрупкие биологические взаимодействия медицинских тайн, например, как развиваются стволовые клетки или как более эффективно доставлять лекарства.
"Наша система основана на простой концепции, которая является одним из ее преимуществ", - сказал доцент Такуро Идегути из Научно-исследовательского института фотонных наук и технологий Токийского университета. Результаты работы команды Идегути недавно были опубликованы в Optica, научном журнале Оптического общества.
Преимущества нового метода также заключаются в отсутствии необходимости убивать клетки, повреждать их интенсивным светом или искусственно прикреплять флуоресцентные метки к определенным молекулам.
Метод объединяет в себе два ранее существовавших инструмента для микроскопии и использует их одновременно. Сочетание этих инструментов можно представить себе просто как книгу-раскраску.
"Мы собираем черно-белый контур ячейки и практически раскрашиваем в детали, где находятся различные типы молекул", - сказал Идегути.
Количественная фазовая микроскопия собирает информацию о черно-белом контуре клетки с помощью импульсов света и измеряет смещение световых волн после того, как они проходят через образец. Эта информация используется для реконструкции трехмерного изображения основных структур внутри ячейки.
Молекулярно-колебательная визуализация обеспечивает виртуальный цвет, используя импульсы среднеинфракрасного света для добавления энергии к определенным типам молекул. Эта дополнительная энергия заставляет молекулы вибрировать, что нагревает их локальное окружение. Исследователи могут повысить температуру определенных типов химических связей, используя различные длины волн среднеинфракрасного света.
Исследователи делают количественную фазовую микроскопию клетки при выключенном среднеинфракрасном свете и включенном изображении. Разница между этими двумя изображениями затем раскрывает как контур основных структур внутри клетки, так и точные места расположения типа молекулы, которая была нацелена на инфракрасный свет.
Исследователи называют свой новый метод комбинированной визуализации - биохимическую количественную фазовую визуализацию со среднеинфракрасным фототермическим эффектом.
"Мы были впечатлены, когда впервые увидели молекулярные колебательные сигнатуры, характерные для белков, и мы были еще больше взволнованы, когда этот белок-специфический сигнал появился в том же месте, что и ядро, внутриклеточной структуры, где можно было бы ожидать большое количество белков", - сказал Идегути.
Команда Ideguchi надеется, что их метод может позволить исследователям определить распределение фундаментальных типов молекул внутри одиночных клеток. Количественная фазовая микроскопия контура основных структур может быть виртуально окрашена с использованием различных длин волн света, чтобы целенаправленно воздействовать на белки, липиды (жиры) или нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК).
В настоящее время захват одного полного изображения может занять 50 секунд или дольше. Исследователи уверены, что они могут ускорить процесс с помощью простых усовершенствований своих инструментов, включая более мощный источник света и более чувствительную камеру.
Вклад в это исследование внесли также сотрудники Университета Осаки, других факультетов Токийского университета и Японского научно-технического агентства.
Также рекомендую вам прочитать статью Продвижение высокотемпературного электролиза: разделение воды для хранения энергии. Которая расскажет вам про исследователей, которые разработали новый материал электродов для электрохимической ячейки, способной эффективно преобразовывать избыток электричества и воды в водород. Когда спрос на электричество возрастает, электрохимическая ячейка становится обратимой, преобразуя водород обратно в электричество для сети. Водород также может использоваться в качестве топлива для отопления, транспортных средств или других целей.
