Een nieuwe microscoop kan in realtime 3D-beelden van levende organismen vastleggen. Het heet de QIs-scope, een innovatie van een spin-off van Universidad Carlos III de Madrid (UC3M), 4D natuur. De microscoop kan worden gebruikt bij biomedisch onderzoek of ter verbetering van klinische diagnoseprocedures.

Deze microscoop van de volgende generatie kan driedimensionale beelden maken van kleine preparaten (tussen 1 mm en 2 cm) door het gebruik van een vlakke laserstraal in bijna realtime, die het mogelijk maakt om dieren te volgen terwijl ze zich ontwikkelen. "We kunnen zien hoe het hart van een zebravis klopt en een 3D-reconstructie van zijn hartslag maken, " zei Jorge Ripoll, professor aan de UC3M afdeling Bioengineering and Aerospace Engineering en mede-oprichter van 4D Nature met Alicia Arranz en César Nombela. "Het kan worden gebruikt voor veel onderzoeken met betrekking tot hart- en vaatziekten, en om beter te begrijpen hoe het hart functioneert."

Volgens de makers deze technologie vertegenwoordigt de volgende stap in confocale microscopie, die de afgelopen twee decennia een revolutie teweeg heeft gebracht in de wereld van de biogeneeskunde. De QIs-scope kan 200 beelden per seconde vastleggen, vergeleken met de ongeveer vijf beelden per seconde van een moderne confocale microscoop. Naast de snelheid, het kan cellen of moleculaire processen markeren met verschillende kleuren met behulp van zijn vier lasers, die kan worden verhoogd tot zes. "Dit maakt het mogelijk om tot zes verschillende cellen of zes verschillende celtypes in hetzelfde monster te monitoren, " zei Ripoll, die zijn onderzoek uitvoert bij de UC3M Biomedical Imaging and Instruments Group (BiiG).

Deze machine kan observeren wat er op cellulair niveau gebeurt bij de ontwikkeling van weefsel of het intern functioneren van organen. "Als de cellen zijn gemarkeerd met fluorescerende eiwitten, je kunt een specifieke monitoring doen van wat er op cellulair niveau in elk orgaan gebeurt, " zei Ripoll. "We genereren een lichtstraal met een laser. Die lichtstraal wekt fluorescentie op, en wanneer de lichtstraal wordt bewogen, we verkrijgen een 3D-beeld van het monster."

QIs-scope heeft toepassingen in de sector van de biomedische beeldvorming. Het is nuttig in laboratoria voor onderzoek of ontwikkeling van moleculaire biologie voor het bestuderen van hele organen of in modellen van in vivo dieren. In feite, de metingen van het hart van de zebravis werden gedaan in samenwerking met de groep van Nadia Mercader van het National Center for Cardiovascular Research. Ook, het kan interessant zijn voor klinieken en farmaceutische centra die de traditionele confocale microscopen gebruiken. In aanvulling, het kan worden gebruikt om de kwaliteit van vloeistoffen en de aanwezigheid van onzuiverheden te bewaken om 3D-afbeeldingen van transparante materialen te maken. Het kan worden toegepast door het gebruik van andere golflengten van het elektromagnetische spectrum (terahertz of microgolf, bijvoorbeeld) in afbeeldingen van ondoorzichtige materialen.

De sleutel tot het functioneren van de QIs-scope ligt in de software, omdat om metingen te doen in verschillende posities van een monster met een snelheid van 200 afbeeldingen per seconde, het is noodzakelijk om een ​​reeks lasers te coördineren, motoren, camera's en filters zeer effectief. De hoge meetsnelheid maakt het mogelijk om meerdere hoeken van het preparaat waar te nemen. Dit verbetert de resolutie en de kwaliteit van de gereconstrueerde gegevens, maar het vereist complexe software om al deze metingen te combineren. "Ons doel is dat de QIs-scope eenvoudig te gebruiken is met intuïtieve software, zodat de gebruiker het monster kan zien en kan kiezen waar hij de scans wil maken, kies de excitatiekleuren en genereer een driedimensionaal beeld met zoveel kleuren als er gekozen zijn."