ساخت یک میکروسکوپ با دقت ۱۴ برابری توسط دانشمندان

به گزارش مجله خبری نگار/برنا - پژوهشگران دانشگاه توکیو نوعی میکروسکوپ تازه طراحی کرده‌اند که قادر است سازه‌های میکروسکوپی و نانومقیاس را هم‌زمان و بدون استفاده از رنگ‌های اضافی مشاهده کند. این دستگاه جدید که میکروسکوپ یکپارچه بزرگ نام گرفته توانایی ثبت سیگنال‌هایی با دامنه شدت ۱۴ برابر گسترده‌تر از میکروسکوپ‌های رایج را دارد و به دلیل روش مشاهده بدون برچسب کمترین آسیب را به سلول‌ها وارد می‌کند. این ویژگی آن را برای پایش‌های طولانی‌مدت و استفاده در کنترل کیفیت صنایع دارویی و زیست‌فناوری مناسب می‌سازد. نتایج این پژوهش در نشریه Nature Communications منتشر شده است.

میکروسکوپ‌ها از قرن شانزدهم تاکنون نقشی اساسی در توسعه علم داشته‌اند؛ اما روش‌های پیشرفته امروزی همواره با چالش‌های تخصصی و محدودیت‌های فنی همراه بوده‌اند. میکروسکوپ فاز کمی (QPM) با استفاده از نور پراکنده‌شده در جهت رو‌به‌جلو قادر به مشاهده ساختار‌های میکروسکوپی بیش از ۱۰۰ نانومتر است، اما توان رصد سازه‌های کوچک‌تر را ندارد. در مقابل میکروسکوپ پراکندگی تداخلی (iSCAT) که نور پراکنده‌شده در جهت عقب را اندازه‌گیری می‌کند، می‌تواند ذراتی در ابعاد پروتئین‌های منفرد را رصد کند، اما تصویر کلی از ساختار‌های سلولی ارائه نمی‌دهد.

تیم پژوهشی دانشگاه توکیو شامل کوهکی هوریه، کی‌ایچیرو تودا تاکوما، ناکامورا و تاکورو ایدگوچی تلاش کردند با ترکیب هم‌زمان اندازه‌گیری نور رو‌به‌جلو و عقب محدودیت‌های دو روش را برطرف کنند تا بتوانند دامنه وسیعی از اندازه‌ها و حرکات درون سلول را در یک تصویر مشاهده کنند. به گفته هوریه هدف گروه مشاهده فرآیند‌های پویا درون سلول‌های زنده با روشی کاملا غیرتهاجمی بوده است.

برای آزمودن کارایی میکروسکوپ، پژوهشگران روند مرگ سلولی را بررسی کردند و تصویری ثبت کردند که اطلاعات نور در دو جهت را هم‌زمان در خود داشت.

تودا یکی از نویسندگان اول مقاله می‌گوید بزرگ‌ترین چالش آنها تفکیک دقیق دو نوع سیگنال در یک تصویر و جلوگیری از ایجاد نویز یا اختلاط داده‌ها بود.

نتیجه این روش امکان اندازه‌گیری حرکت ساختار‌های سلولی در مقیاس میکرو و نیز ذرات بسیار ریز در مقیاس نانو بود. همچنین با مقایسه نور‌های روبه‌جلو و عقب، پژوهشگران توانستند اندازه و ضریب شکست هر ذره را نیز تخمین بزنند معیاری که نشان می‌دهد نور هنگام عبور از ذره تا چه میزان منحرف می‌شود.

تیم پژوهش امیدوار است در ادامه بتواند ذرات کوچک‌تری مانند اگزوزوم‌ها و ویروس‌ها را نیز با این روش مشاهده و اندازه‌گیری کند. آنها همچنین قصد دارند با کنترل شرایط سلول‌های زنده، جزئیات بیشتری از روند حرکت سلول‌ها به سمت مرگ را آشکار کنند و یافته‌های خود را با تکنیک‌های دیگر تطبیق دهند.