Virtuális nanoszkópia: Biológiai szövetek sejtszintű vizsgálata
Mi a virtuális nanoszkópia?
A virtuális nanoszkópia egy új technológia, amely lehetővé teszi a tudósok számára, hogy sejtszinten készítsenek nagyítható képeket biológiai szövetekről. Több ezer egyedi elektronmikroszkópos képet egyesít egy koherens és interaktív egésszé. Ez lehetővé teszi a megfigyelők számára, hogy példátlan részletességgel vizsgálják meg a szövetek szerkezetét, a szöveti szintű nézettől az egyes sejtek belsejéig.
Hogyan működik a virtuális nanoszkópia?
A virtuális nanoszkópia azzal kezdődik, hogy elektronmikroszkóp segítségével több ezer, enyhén átfedő képet gyűjtenek. Ezeket a képeket ezután egy automatizált szoftverprogrammal illesztik össze. A program az egyes képek tájolásával kapcsolatos metaadatokat és egy olyan algoritmust használ, amely összehasonlítja az egyes képek hasonló jellemzőit, hogy pontosan meghatározza, hová kell őket elhelyezni.
Az eredményül kapott kép egy hatalmas fájl, amelyet ki lehet nagyítani és kicsinyíteni, hogy különböző részletességű szinteket tárjon fel. Például a cikkben látható zebrahal-embrió kép több mint 26 000 egyedi képből áll, és összesen 281 gigapixel. Ez lehetővé teszi a megfigyelők számára, hogy az egész embrió kicsinyített képéről egy adott sejt belsejében lévő szerkezetek részletes nézetére váltsanak, például egy sejtmag.
A virtuális nanoszkópia előnyei
A virtuális nanoszkópia számos előnyt kínál a hagyományos elektronmikroszkópiával szemben. Először is lehetővé teszi a tudósok számára, hogy egy szövetminta teljes, 3D-s képét hozzák létre. Ez ellentétben áll a hagyományos elektronmikroszkópiával, amely csak szövetek kis területeinek 2D-s képeit tudja rögzíteni.
Másodszor, a virtuális nanoszkópia lehetővé teszi a tudósok számára, hogy roncsolásmentes módon vizsgálják meg a szövetmintákat. A hagyományos elektronmikroszkópia megköveteli, hogy a mintákat olyan módon konzerválják, amely károsíthatja azok szerkezetét. A virtuális nanoszkópiához viszont nincs szükség minta-előkészítésre, így élő szövet vizsgálatára is használható.
Harmadszor, a virtuális nanoszkópia sokkal gyorsabb, mint a hagyományos elektronmikroszkópia. Egyetlen elektronmikroszkópos kép összegyűjtése és feldolgozása órákba, sőt napokba is telhet. Ezzel szemben a virtuális nanoszkópia felhasználható egy szövetminta teljes, 3D-s képének létrehozására néhány percen belül.
A virtuális nanoszkópia alkalmazásai
A virtuális nanoszkópiának széles körű alkalmazása van a biológiai kutatásban. Használható sejtek, szövetek és szervek szerkezetének vizsgálatára. Emellett felhasználható embriók fejlődésének nyomon követésére, valamint gyógyszerek és toxinok sejtekre gyakorolt hatásának vizsgálatára is.
A cikkben a kutatók virtuális nanoszkópiát használtak a zebrahal-embrió, az emberi bőr szövet, egy egér embrió és egér vesesejtek elemzésére. Megállapították, hogy a virtuális nanoszkópia felhasználható új struktúrák azonosítására a sejtekben, és a sejtek mozgásának nyomon követésére az idő múlásával.
Következtetés
A virtuális nanoszkópia egy erőteljes új eszköz, amely forradalmasítja a biológiai szövetek tudósok általi tanulmányozásának módját. Számos előnyt kínál a hagyományos elektronmikroszkópiával szemben, beleértve a szövetminták teljes, 3D-s képeinek létrehozásának képességét, a szövetminták roncsolásmentes vizsgálatának lehetőségét, és mindezt sokkal gyorsabban, mint a hagyományos elektronmikroszkópia. Ennek eredményeként a virtuális nanoszkópia várhatóan jelentős szerepet fog játszani a biológiai kutatásban az elkövetkező években.