การเปิดเผยความลึกลับของการทำงานของเซลล์ต้องใช้เทคนิคการถ่ายภาพขั้นสูงเพื่อดูภายในเซลล์เอง การวิจัยจากมหาวิทยาลัยโตเกียวได้แนะนำเทคนิคการใช้กล้องจุลทรรศน์แบบใหม่ที่ช่วยให้เรามองเห็นโครงสร้างเซลล์ได้ละเอียดกว่าเมื่อก่อนมาก โดยไม่จำเป็นต้องใช้สีย้อมหรือเลเซอร์กำลังสูงที่อาจเปลี่ยนแปลงเซลล์ การถ่ายภาพภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตโดยใช้แสงเพียงอย่างเดียวอาศัย
ความแตกต่างเพียงเล็กน้อยในระยะของแสงที่ผ่านส่วนต่างๆ
ของสถาปัตยกรรมของเซลล์ การสร้างภาพที่มีรายละเอียดมากขึ้นจำเป็นต้องมีความสามารถในการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงที่ละเอียดอ่อนที่สุดด้วยความไวสูงสุดที่เป็นไปได้ ผลงานล่าสุดนี้ซึ่งตีพิมพ์ในLight: Science & Applicationsได้เปิดตัว ADRIFT-QPI ซึ่งเป็นภาพเฟสเชิงปริมาณการเปลี่ยนแปลงช่วงไดนามิกที่ปรับเปลี่ยนได้ ซึ่งเป็นเทคนิคที่สัญญาว่าจะผลักดันขอบเขตของความไวให้ไปไกลกว่าที่เคยคิดไว้
มองอีกมุม ADRIFT-QPI ใช้สองขั้นตอนในการจับภาพทั้งคุณสมบัติหลักและรายละเอียดเล็กๆ ของเซลล์ในภาพเดียว ขั้นตอนแรกใช้วิธีการถ่ายภาพแบบเฟสซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายอยู่แล้ว โดยแผ่นแสงจะถูกส่งไปยังเซลล์ และผลที่ตามมาของการเปลี่ยนเฟสของแสงจะให้โครงร่างเริ่มต้นของลักษณะของเซลล์
การพัฒนาที่สำคัญอยู่ในขั้นตอนที่สอง
ใช้แผ่นแสงที่สว่างกว่าอีกแผ่นซึ่งสะท้อนคุณลักษณะของเซลล์ที่จับได้ในขั้นตอนแรก หากการเปิดรับแสงครั้งแรกจับภาพได้อย่างสมบูรณ์แบบ การเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากแผ่นแสงที่สองที่ผ่านเซลล์จะสร้างภาพที่ว่างเปล่าโดยสมบูรณ์ ด้วยการใช้แหล่งกำเนิดแสงที่สว่างกว่ามากและกรองคุณสมบัติหลักทั้งหมดที่ตรวจพบแล้วออกไป ภาพที่สองนี้จะจับภาพรายละเอียดเล็กๆ น้อยๆ ที่ก่อนหน้านี้อาจจะจมอยู่ในขั้นตอนแรก การรวมสองขั้นตอนนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าสามารถจับภาพคุณสมบัติเซลลูลาร์ได้หลากหลายมากขึ้นในภาพเดียว
“นี่เป็นสิ่งที่น่าสนใจ: เราลบภาพตัวอย่างออกไป เราอยากเห็นแทบไม่มีอะไรเลย เรายกเลิกโครงสร้างขนาดใหญ่เพื่อให้เราเห็นโครงสร้างที่เล็กกว่าได้อย่างละเอียด” Takuro Ideguchiผู้ซึ่งกลุ่มวิจัยเป็นผู้นำงานนี้อธิบาย
ส่องสว่างรายละเอียดที่เล็กที่สุด ความไวที่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับการสร้างภาพเฟสแบบเดิมที่วิธีนี้ให้ (มากกว่าเกือบเจ็ดเท่า) ช่วยให้มองเห็นได้แม้กระทั่งคุณลักษณะที่เล็กที่สุด เช่น ไวรัส โดยใช้แสงเพียงอย่างเดียว “วิธีการ ADRIFT-QPI ของเราไม่จำเป็นต้องใช้เลเซอร์พิเศษ ไม่ต้องใช้กล้องจุลทรรศน์หรือเซ็นเซอร์ภาพแบบพิเศษ” Ideguchi กล่าว “เราสามารถใช้เซลล์ที่มีชีวิตได้ เราไม่ต้องการคราบหรือการเรืองแสงใดๆ และมีโอกาสน้อยมากที่จะเกิดความเป็นพิษต่อแสง [ผลที่มักพบเห็นได้บ่อยเมื่อแสงเลเซอร์กำลังสูงทำลายหรือฆ่าเซลล์]”
ในที่สุด วิธีการนี้สามารถเปิดประตูสู่ความเข้าใจ
ที่ใกล้ชิดยิ่งขึ้นเกี่ยวกับพฤติกรรมของอนุภาคขนาดเล็กในระดับนาโน ซึ่งเป็นวัตถุที่มีขนาดเล็กกว่าความกว้างของเส้นผมมนุษย์หลายร้อยเท่า Ideguchi เสนอตัวอย่างต่อไปนี้: “สัญญาณขนาดเล็กจากอนุภาคระดับนาโน เช่น ไวรัสหรืออนุภาคที่เคลื่อนที่ไปมาภายในและภายนอกเซลล์สามารถตรวจพบได้ ซึ่งช่วยให้สามารถสังเกตพฤติกรรมและสถานะของเซลล์ได้พร้อมกัน”
“ช่วงเวลาที่ฉันจำได้ค่อนข้างชัดเจน” Alert กล่าว “กำลังดูวิดีโอเหล่านี้ในช่วงเริ่มต้นของโครงการนี้ และเริ่มตระหนัก รอ เลเยอร์ก่อตัวขึ้นตรงที่ข้อบกพร่องของโทโพโลยีอยู่หรือไม่ มันจะเป็นจริงได้หรือไม่?” สิ่งนี้กระตุ้นให้เขาอธิบายการสังเกตการทดลองผ่านการคำนวณเชิงวิเคราะห์
Marc-Antoine Fardin และ Benoît Ladoux จากCNRS อธิบาย “การเรียงตัวของอนุภาครูปแท่งทำให้เกิดการเสียดสีเพิ่มขึ้นจากด้านหน้าไปยังส่วนท้ายของข้อบกพร่อง นำไปสู่การสะสมของเซลล์ที่ด้านหน้าและในที่สุดก็เกิด การ อัดขึ้นรูปเซลล์ในมิติที่สาม” ในบทความข่าวและมุมมองสำหรับการศึกษานี้
นักวิจัยเสนอว่าการเคลื่อนที่ของเซลล์และปฏิกิริยาทางกลระหว่างเซลล์เป็นตัวขับเคลื่อนหลักสองประการในการก่อตัวของโครงสร้างหลายชั้น อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการศึกษาเหล่านี้ดำเนินการในขณะที่สารอาหารมีอยู่ การศึกษาในอนาคตภายใต้สภาวะที่เกิดจากความอดอยากจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งในการทำความเข้าใจบทบาทและลักษณะของร่างกายที่ออกผล
ใยแก้วนำแสงแบบแกนกลวงชนิดใหม่ทำให้ไจโรสโคปแบบใช้แสงมีความเสถียรมากขึ้นถึง 500 เท่าด้วยการกำจัดแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวน หากปรับให้เหมาะสม อุปกรณ์ที่ใช้เส้นใยป้องกันเสียงสะท้อนแบบไม่มีโหนดเหล่านี้สามารถนำไปใช้ในระบบนำทางพลเรือนรุ่นต่อไปได้
ไจโรสโคปแบบไฟเบอร์ออปติก (FOG) อาศัยลำแสงเลเซอร์คู่หนึ่งที่เคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้ามรอบคอยล์ไฟเบอร์ออปติกเดียวกัน หากกรอบอ้างอิงของคานไม่เฉื่อย นั่นคือ ถ้าไจโรสโคปกำลังหมุน ลำแสงที่เคลื่อนที่สวนทางกับทิศทางของการหมุนจะมีเส้นทางที่สั้นกว่าเล็กน้อย ปรากฏการณ์การทำให้เส้นทางสั้นลงนี้เรียกว่า เอฟเฟกต์ Sagnacและเมื่อสร้างลำแสงทั้งสองเพื่อรบกวน สัญญาณรบกวนของพวกมันจะถูกนำมาใช้ในการคำนวณความแตกต่างของความยาวเส้นทาง ในทางกลับกัน สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าไจโรสโคป (หรือยานพาหนะที่ติดตั้ง) เปลี่ยนทิศทางของมันอย่างไร
Credit : sagebrushcantinaculvercity.com saltysrealm.com sandersonemployment.com sangbackyeo.com sciencefaircenterwater.com
