Вчені розробили метод оптичної мікроскопії надвисокої роздільної здатності, за допомогою якого можна отримувати відеозображення рухомих клітин з частотою до 200 кадрів на секунду. Просторова роздільна здатність методу при цьому сягає 110 нанометрів, пишуть вчені в.
Щоб отримати тривимірні зображення клітин з нанометровою роздільною здатністю, як правило, використовують або електронну мікроскопію, або спеціальні методики оптичної мікроскопії (у зовсім рідкісних випадках для цього пропонують застосовувати і атомно-силову мікроскопію). При цьому, на відміну від електронної мікроскопії, яка вимагає для отримання зображення покривати клітини матеріалом, заморожувати їх і тримати в умовах вакууму, оптична мікроскопія дозволяє проводити вимірювання при кімнатних умовах і навіть дозволяє спостерігати за клітинами в динаміці.
Зазвичай оптична мікроскопія надвисокої роздільної здатності, просторове роздільною здатністю якої знаходиться нижче дифракційної межі, заснована або на аналізі інтерференційної картини, яка утворюється при освітленні люмінесцентного зразка під різним кутом, або використанні близькохворих методів. Основна проблема мікроскопів надвисокої роздільної здатності для отримання відеозображень - досить низька частота кадрів. Для того, щоб підвищити просторовий дозвіл, доводиться жертвувати дозволом за часом, і навіть в найкращих реалізаціях методу не вдається домогтися частоти більше декількох кадрів в секунду.
Вчені зі Швейцарії, США та Німеччини під керівництвом Тео Лассера (Theo Lasser) з Федеральної політехнічної школи Лозанни розробили новий метод оптичної мікроскопії надвисокої роздільної здатності, за допомогою якого можна отримувати відеозображення клітин з частотою до 200 кадрів на секунду. Домогтися цього вчені змогли, об'єднавши в одному пристрої мікроскоп надвисокої роздільної здатності, заснований на вимірюванні оптичних флуктуацій, і пристрої для отримання зображень з фазовим контрастом, при якому зсув фази світла перетворюється на зміну коефіцієнта відображення зображення. А щоб отримати не плоске зображення, а об'ємне, кожен кадр знімали для восьми різних горизонтальних зрізів.
За допомогою запропонованого методу вчені змогли отримати тривимірні зображення рухомих об'єктів в обсязі 2,5 ст.150 ст.150 мікрометрів з частотою від 50 до 200 кадрів на секунду. Просторова роздільна здатність зображень становила 110 нанометрів у площині зображення і менш ніж 500 нанометрів - уздовж вертикальної вісі.
Авторам вдалося показати, що розроблений ними метод працює, на декількох модельних системах з різною динамікою: вчені отримали зображення живих фібробластів людини, що ділиться ракової клітини лінії HeLa, нейронів гіпокампа миші і м'язових макрофагів. При цьому отримувати об'ємні відео клітин, що рухаються, можна як з використанням спеціальних флуоресцентних міток, так і без них.
У результаті запропонована методика дозволила не тільки отримати зображення різних типів клітин, а й простежити за рухом у них клітинних органоїдів і динамікою змін цитоскелета. Отримані результати дозволяють розраховувати, що найближчим часом розроблений підхід буде широко використовуватися для отримання тривимірних фотографій і відеороликів з живими клітинами для біологічних і медичних досліджень.
Розвиток мікроскопічних методів, що дозволяють отримувати об'ємні відеозображення, актуальний не тільки для дослідження біологічних об'єктів, але і для вивчення динамічних процесів в неживій природі, наприклад дифузії наночастинок або поширення дефектів всередині кристалів.