Флуоресцентная микроскопия плоскостного освещения (LSFM) — мощный инструмент для трехмерной визуализации крупных биологических образцов.
В современной науке о жизни исследование больших биологических образцов имеет решающее значение. Методы химической очистки тканей делают биологические образцы прозрачными, обеспечивая оптический доступ к внутренней информации. Современная система очистки тканей методы позволяют оптически контролировать все виды тканей - от отдельных органов до целых млекопитающих.
Однако, одной из основных задач для LSFM является необходимость погружения объектива внутрь очищающего реагента, что может вызвать отклонения. Стандартные объективы не предназначены для прямого погружения в очищающие реагенты. Для этих целей в обычных световых флуоресцентных микроскопах используется плоское стекло, отделяющее реагент от линзы объектива. Тем не менее, несоответствие показателей преломления между очищающими реагентами и рабочей средой объектива (например, воздуха или воды) по-прежнему приводит к сферической аберрации и аберрации Комы.
Чтобы решить эту проблему, был представлен новый подход c так называемыми иммерсионными менисковыми (выпукло-вогнутыми) линзами (SIMlens), которые облегчают использование воздушных объективов с очищенными образцами. Твердая иммерсионная менисковая линза (SIMlens) была разработана командой Дж. Лю в 2019 году. Сферическая поверхность такой линзы вместо традиционной плоской позволяет минимизировать углы преломления при переходе луча между средами. Этот метод не только устраняет аберрации, но и также предлагает различные варианты для улучшения численной апертуры и рабочего расстояние объектива, что дает улучшение более чем на 10%.
Кроме того, SIMlens увеличивает числовую апертуру (NA) на коэффициент, равный показателю преломления иммерсионной среды, что объясняется неизменным углом луча. Однако для оптимального подавления аберраций такая линза SIMlens требует точного выравнивания её сферического центра с фокальной плоскостью объектива.
Компьютерный анализ показывает, что уменьшение кривизны SIMlens и расположение его сферического центра ниже фокальной плоскости объектива увеличивает рабочее расстояние. Это называется настройкой суб-SIM-объектива, предлагая расширенный образец пространство, подходящее для визуализации больших образцов тканей. Наоборот, увеличение кривизны SIMlens и расположение ее центра выше фокальной плоскости объектива может увеличить числовые апертуры. Этот вариант называют гипер-SIMlens. Он идеально подходит для сценариев, требующих обнаружения слабых флуоресцентных сигналов и приложений. требующее более высокого разрешения.
Для визуализации очищенных образцов с использованием комбинированных воздушных объективов SIMlens имеет преимущества перед коммерциализируемыми объективами :
- улучшенную совместимость с широким спектром очищающих реагентов
- настраиваемая конструкция, позволяющая оптимизировать производительность в различных приложениях
- экономическую эффективность.
