Een internationaal team van natuurkundigen heeft een nieuwe manier gevonden om beelden verkregen met fluorescentiemicroscopie te verbeteren. De methode is gebaseerd op adaptieve optica en impliceert een automatische correctie van aberraties. Bovendien, deze correctie is gebaseerd op de kwaliteit van individuele pixels, in plaats van het beeld als geheel. Dit helpt herkalibratie van de microscoop te voorkomen in geval van verandering van het monster. Als resultaat, microscopie aanzienlijk kan worden versneld. De resultaten zijn gepubliceerd in PLS EEN .

Fluorescerende microscopie geeft een vergroot beeld van een object door de luminescentie van geëxciteerde atomen en moleculen in het monster. Ondanks lage resolutie, fluorescentiemicroscopie is in staat om de interne structuur van levende cellen en kleine organismen te visualiseren. Daarom, deze methode is momenteel in trek in biologie en geneeskunde. Echter, niet-uniformiteit van de brekingsindex van het monster resulteert in een vervormd of afwijkend beeld. Wetenschappers en ingenieurs zijn voortdurend op zoek naar manieren om aberraties te compenseren en de beeldkwaliteit te verbeteren.

Hiervoor kunnen adaptieve optische elementen worden gebruikt. Ze kunnen de optische aberratie voor elk monster automatisch corrigeren. Bij fluorescentiemicroscopie, waar de hoeveelheid licht laag is, wavefront sensorless methoden hebben de voorkeur. Bij deze methoden wordt de aberratie geschat door het adaptieve element door het berekenen van een beeldkwaliteitsmetriek. "Eerder, we hebben een metriek beschreven die de snelste en meest betrouwbare schatting van het golffront biedt. Het is gebaseerd op luminescentie van het tweede moment en past goed bij fluorescentiemicroscopie. Door het te gebruiken, kunnen we het totale aantal metingen minimaliseren om fotobleking te voorkomen, " zegt Oleg Soloviev, hoogleraar aan de Technische Universiteit Delft en ITMO University.

Deze bevindingen werden de basis voor de nieuwe methode van computerevaluatie van beeldkwaliteit. Het grootste probleem van deze methode was dat voor elk monster een nieuwe kalibratie nodig was. De wetenschappers probeerden het te vereenvoudigen en creëerden de microscoop waarvan de beoordeling van de beeldkwaliteit afhangt van de vorm van individuele punten. Het monster zelf heeft geen invloed op optische aanpassingen, zodat de microscoop zich aan elk object kan aanpassen.

Volgens de wetenschappers het idee van deze studie verscheen in een eerder werk op het gebied van fluorescentiemicroscopie. "Na theoretische berekeningen en modellering hebben we onze methode in actie getest, met behulp van twee microscopen. De eerste is oorspronkelijk gemaakt volgens het principe van adaptieve optica. De tweede was een gewone microscoop voor de studentenpraktijk. We vergeleken de kwaliteit van de beelden verkregen op beide microscopen en zagen dat onze methode succesvol was. Eindelijk, we hebben een statistische analyse en validatie van de methode uitgevoerd in vergelijking met de eerder verkregen gegevens, " merkt Paolo Pozzi op, doctoraat, onderzoeker aan de TU Delft.

Momenteel, de wetenschappers proberen de ontwikkelde methode vooruit te helpen, zodat verschillende defecten in het beeld van elk monster afzonderlijk zouden worden gecorrigeerd. "We hebben het systeem gemaakt dat de algehele beeldkwaliteit verbetert. het probleem is dat we overal in het gezichtsveld dezelfde correctie hebben toegepast. Nu werken we aan een technologie die helpt om defecten in afzonderlijke delen van het beeld aan te passen en daardoor een hogere resolutie te bereiken. ", voegt Pozzi eraan toe.