Ολογραφικό μικροσκόπιο παρακολουθεί ζωντανά δείγματα σε 3D

Τρισδιάστατο μοντέλο ενός μεμονωμένου νευρώνα που δημιουργήθηκε με το νέο μικροσκόπιο (Πηγή: Yann Cotte - Fatih Toy - EPFL)

Η τεχνική της ολογραφίας αξιοποιείται σε ένα νέο είδος μικροσκοπίου που μπορεί να παρακολουθεί ζωντανά δείγματα σε τρεις διαστάσεις και σε εξαιρετικά μεγάλη ανάλυση.
Η δυνατότητα απεικόνισης του δείγματος από όλες τις γωνίες θέασης και σε σχεδόν πραγματικό χρόνο «ανοίγει νέες ευκαιρίες στην έρευνα, όπως για παράδειγμα η μελέτη της επίδρασης φαρμάκων στην κλίμακα ενός μεμονωμένου κυττάρου» σχολίασε ο Γιαν Κοτ, μέλος της ερευνητικής ομάδας στην Ομοσπονδιακή Πολυτεχνική Σχολή της Λωζάννης.
Εκτός του ότι μπορεί να απεικονίζει το δείγμα με ανάλυση μόλις 100 νανομέτρων, περίπου 1.000 φορές το πλάτος μιας ανθρώπινης τρίχας, η νέα τεχνική μικροσκοπίας δεν απαιτεί τη χρήση χρωστικών ουσιών, οι οποίες μπορούν να σκοτώσουν το δείγμα ή να διαστρεβλώσουν τα πειραματικά αποτελέσματα. Λεπτομέρειες για το ολογραφικό μικροσκόπιο δημοσιεύονται στην επιθεώρηση Nature Photonics, η οποία μάλιστα αφιερώνει το εντιτόριαλ στη νέα τεχνική. Οι ερευνητές παρουσιάζουν επιπλέον ένα βίντεο που παρακολουθεί την ανάπτυξη ενός νευρώνα και το σχηματισμό μιας νέας σύναψης.

Οι δέσμες

Για την ολογραφική απεικόνιση ενός αντικειμένου, μία ή περισσότερες δέσμες λέιζερ φωτίζουν το δείγμα και τον περιβάλλοντα χώρου και στη συνέχεια προσπίπτουν σε ένα υλικό καταγραφής, το οποίο καταγράφει το μοτίβο που σχηματίζεται από τη συμβολή αυτών των ακτίνων. Με άλλα λόγια, το υλικό καταγραφής αποθηκεύει πληροφορίες για το φωτεινό πεδίο στο οποίο βρίσκεται το αντικείμενο, περίπου όπως ένα μαγνητόφωνο αποθηκεύει το πεδίο των ηχητικών κυμάτων.

Στο ολογραφικό μικροσκόπιο, το δείγμα τοποθετείται κάτω από μια περιστρεφόμενη δέσμη λέιζερ. Καθώς η δέσμη σαρώνει την επιφάνεια του δείγματος συλλέγονται πολυάριθμες ολογραφικές εικόνες που τροφοδοτούνται σε έναν υπολογιστή, ο οποίος αναλαμβάνει στη συνέχεια να δημιουργήσει το αντίστοιχο τρισδιάστατο μοντέλο.

Αυτό σημαίνει ότι οι εικόνες του μικροσκοπίου δεν είναι φωτογραφίες, αλλά υπολογιστικές απεικονίσεις που βασίζονται σε ολογραφικές εικόνες. Και, δεδομένου ότι πρόκειται για εικόνες υπολογιστή, οι ερευνητές μπορούν να περιστρέφουν το τρισδιάστατο μοντέλο και να το παρακολουθούν από οποιαδήποτε γωνία.

Στη σημερινή του μορφή, το ολογραφικό μικροσκόπιο μπορεί να συλλέγει μία εικόνα ανά λεπτό, ωστόσο οι ερευνητές πιστεύουν ότι μπορούν να επιταχύνουν τη διαδικασία ή ακόμα και να αναπτύξουν φορητά ολογραφικά μικροσκόπια που θα μελετούν ζωντανά δείγματα επιτόπου.

Πηγή: Βήμα Nature Photonics
http://www.nature.com/nphoton/journal/v7/n2/full/nphoton.2012.329.html