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# Biología # Biofísica

OPM: El futuro de la microscopía

Técnica de imagen revolucionaria revela detalles celulares sin dañarlos.

Trung Duc Nguyen, Amir Rahmani, Aleks Ponjavic, Alfred Millett-Sikking, Reto Fiolka

― 6 minilectura


El siguiente paso de la El siguiente paso de la microscopía imagenología celular. Nueva técnica OPM revoluciona la
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Cuando se trata de imaginar estructuras diminutas dentro de células vivas, los investigadores a menudo se encuentran en un aprieto. Necesitan ver lo que está pasando sin causar demasiados daños. Ahí es donde entra la Microscopía de plano oblicuo (OPM), piénsalo como el superhéroe de los microscopios. Es rápida, suave y perfecta para observar las cositas en acción a lo largo del tiempo. OPM es una variante de una técnica llamada microscopía de fluorescencia por hoja de luz (LSFM), que recientemente ha causado sensación en el mundo científico.

Cómo Funciona OPM

OPM utiliza una configuración ingeniosa para iluminar una hoja de luz en ángulo hacia la muestra que se estudia. Esta luz en ángulo ayuda a crear imágenes de alta calidad mientras mantiene el daño al mínimo. Usa un solo objetivo que tanto lanza la luz como capta la fluorescencia de la muestra. Esto significa que si el lente se desvía-como cuando tu ojo se sale de la pantalla de la tele durante una película-la hoja de luz y la detección permanecen perfectamente sincronizadas. Este truco hábil hace que OPM funcione mejor en situaciones difíciles donde las cosas pueden tambalearse un poco.

El Problema con la Deriva

En cualquier sistema de imagen, la deriva se refiere al movimiento no deseado del lente o la muestra durante un experimento. Imagina intentar tomar una foto mientras tu cámara sigue moviéndose-frustrante, ¿verdad? La deriva puede causar imágenes borrosas y dificultar el enfoque en lo que importa. Esto es especialmente problemático en LSFM, donde lentes separados para la luz y la detección pueden caer fácilmente fuera de alineación.

Estabilización de Enfoque Remoto

Ahora, volvamos a nuestro superhéroe, OPM. Tiene un arma secreta en su arsenal: un sistema de estabilización de enfoque remoto. Esta función inteligente ayuda a mantener las imágenes nítidas y claras sin necesidad de interrumpir el proceso de imagen. Los sistemas regulares de LSFM generalmente tienen que detenerse y medir su alineación, lo que puede desperdiciar tiempo y fluorescencia valiosa. La estabilización de enfoque remoto de OPM funciona continuamente en segundo plano, dejando que los investigadores se enfoquen en lo que realmente están estudiando-como esas lindas Nanosferas o células cancerosas.

La Configuración Óptica

Imagínate configurando una máquina delicada para aprovechar al máximo tus muestras preciosas. En nuestro OPM, la luz láser se dirige a través de un conjunto de espejos elegantes que ayuda a crear esa hoja de luz oblicua. Después de pasar por un par de lentes y espejos, la luz es dirigida hacia el espacio de la muestra, permitiendo la captura de detalles finos. El láser también ayuda con la estabilización del enfoque, actuando como una luz guía para mantener todo en su lugar.

La Magia de la Cámara

Al final del viaje óptico, la fluorescencia emitida por la muestra es capturada por una cámara. Esta cámara no es un aparato cualquiera; está especialmente diseñada para minimizar el desenfoque y asegurar que los detalles más finos se capten. La disposición inteligente de los lentes facilita mantener todo alineado, lo que lleva a mejores imágenes.

Manteniendo un Ojo en la Alineación

El rayo láser de alineación es un componente esencial del sistema de estabilización. Se inyecta en el camino óptico y se dirige hacia un lado para asegurar alta sensibilidad. Si algo se descoloca, el sistema puede detectar rápidamente el cambio y ajustarse según sea necesario. Piensa en ello como tener un amigo que siempre mantiene un ojo vigilante en tu alineación mientras te enfocas en el evento principal.

El Sistema de Control de Retroalimentación

Ahora, vamos a ponernos un poco técnicos-pero no demasiado. El sistema de control de retroalimentación es como el cerebro detrás de la operación. Verifica continuamente si el punto láser está en la posición correcta tomando imágenes rápidas. Si el punto láser se desvía, el sistema lo corrige rápidamente ajustando la posición del objetivo terciario. Es un poco como un perro muy inteligente que sabe cómo buscar tus pantuflas pero también es genial para mantener en cheque tu imagen.

Precisión y Estabilidad a Largo Plazo

La precisión de este sistema es impresionante. Imagina tomar una serie de instantáneas rápidas durante 100 segundos. Los datos recolectados muestran una desviación estándar de apenas 57 nanómetros. En el mundo de la microscopía, eso es como dar en el blanco cada vez. Después de todo, ¿quién no querría precisión en el orden de 100 nanómetros? Y si te lo preguntas, eso es mucho más preciso que tu repartidor de pizza habitual que llega tarde.

Pruebas de Imagen con Nanosferas y Células Cancerosas

Para ver si todo estaba funcionando como estaba planeado, los investigadores decidieron hacer algunas pruebas. Comenzaron con nanosferas fluorescentes, que son como bolitas brillantes, y las imaginaron durante una hora. Al principio, tenían todo alineado y las imágenes se veían impresionantes. Pero hacia el final de la hora, las cosas empezaron a ir mal. La alineación se desvió y las imágenes se volvieron borrosas, pareciendo que alguien había untado vaselina en el lente de la cámara.

Lo siguiente fue el gran reto: células cancerosas A375. Los investigadores tomaron imágenes de estas células con el sistema de estabilización activado, y ¡voilà! Los resultados estaban cristalinos, con detalles finos visibles a lo largo del lapso de tiempo. La hoja de luz permaneció perfectamente alineada, facilitando la captura de esas intrincadas estructuras celulares. Era como ver una actuación de danza bien ensayada, donde cada movimiento se ejecutaba a la perfección.

Mejoras Futuras

Incluso los superhéroes pueden necesitar un toque de mejora. Aunque este sistema OPM ya es impresionante, hay ideas sobre cómo hacerlo aún mejor. Por ejemplo, los ingenieros podrían ajustar el punto láser para hacer los cambios de enfoque más precisos. Esto podría reducir la deriva y mejorar el rendimiento general, especialmente al tratar con tareas de imagen más complejas.

Conclusión

Al concluir nuestro viaje a través de OPM, está claro que esta tecnología abre nuevas puertas para los investigadores. La capacidad de imaginar células vivas durante períodos prolongados sin perder calidad es un gran avance. Este superhéroe de los métodos de imagen no solo ofrece resultados impresionantes, sino que también allana el camino para futuros descubrimientos en una variedad de campos. Así que, ya sea que estés estudiando las células más pequeñas o persiguiendo los secretos del cáncer, OPM está aquí para ayudar-¡sin capa necesaria!

Fuente original

Título: Active Remote Focus Stabilization in Oblique Plane Microscopy

Resumen: Light-sheet fluorescence microscopy (LSFM) has demonstrated great potential in the life sciences owing to its efficient volumetric imaging capabilities. For long term imaging, the light-sheet typically needs to be stabilized to the detection focal plane for the best imaging results. Current light-sheet stabilization methods rely on fluorescence emission from the sample, which may interrupt the scientific imaging and add to sample photobleaching. Here we show that for oblique plane microscopes (OPM), a subset of LSFM where a single primary objective is used for illumination and detection, light-sheet stabilization can be achieved without expending sample fluorescence. Our method achieves ~43nm axial precision and maintains the light-sheet well within the depth of focus of the detection system for hour-long acquisition runs in a lab environment that would otherwise detune the system. We demonstrate subcellular imaging of the actin skeleton in melanoma cancer cells with a stabilized OPM.

Autores: Trung Duc Nguyen, Amir Rahmani, Aleks Ponjavic, Alfred Millett-Sikking, Reto Fiolka

Última actualización: 2024-12-02 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.29.626121

Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.29.626121.full.pdf

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.

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