De huidige state-of-the-art analyse van biologische monsters door middel van lichtmicroscopie omvat een grote verscheidenheid aan technieken, variërend van conventionele helderveldmicroscopie en fasecontrastmicroscopie tot confocale laserscanningmicroscopie met hoge resolutie en tot recent ontwikkelde superresolutiemicroscopietechnieken zoals gestimuleerde emissiedepletie (STED) of stochastische optische reconstructiemicroscopie (STORM) die de diffractielimiet van Abbe negeert.

Ondanks de beschikbaarheid van deze geavanceerde, super resolutie technieken, reproduceerbare visualisatie van cellen en identificatie van subcellulaire structuren in biologische monsters vereist nog steeds kleuring met kleurstoffen of immunolabeling door antilichamen tegen specifieke cellulaire antigenen.

Over het algemeen, in-vitro-observatie van levende cellen kan waardevolle inzichten verschaffen in hun structuur en dynamiek, waaronder de organisatie van organellen en transductie van chemische signalen die betrokken zijn bij cel-cel- en cel-matrix-interacties. Helaas, er is een beperkt gebruik voor in-vitro-beeldvorming op lange termijn, aangezien de meeste microscopietechnologieën met hoge resolutie bewerkte/gefixeerde weefsels of cellen vereisen. Aangezien zowel optische microscopie met hoge resolutie als fluorescentiebeeldvorming doorgaans zeer bekwame gebruikers vereisen, dure apparatuur en onderhoud, de gepresenteerde nieuwe digitale in-line holografische microscopie (DIHM) in-vitro beeldvormingstechnologie opent een enorm toepassingsgebied voor standaardgebruikers. Dit analytische optische systeem biedt snelle en reproduceerbare resultaten tegen lage kosten. Bovendien, het maakt verwijzing naar gespecialiseerde laboratoria overbodig en is eenvoudig te implementeren als diagnostisch hulpmiddel voor artsen (huisartsen en specialisten).

DIHM is gebaseerd op de numerieke reconstructie van een digitaal opgenomen hologram. Het maakt het mogelijk om zowel de amplitude- en fase-informatie van een golffront gevormd door het microscopische monster. Het voordeel van de DIHM ligt in de eenvoud van de opstelling:de microscoop bestaat uit een light-emitting diode (LED) als verlichtingsbron, passende filtering voor coherentieverbetering en een beeldsensor. Het uitgebreide gegevensverwerkingsalgoritme zet de opgenomen hologrammen om in een microscoopbeeld door middel van hoekspectrumbenadering en digitale filtering. In het algemeen, de resolutie van zo'n microscoop wordt sterk beïnvloed door de ruimtelijke coherentielengte van de belichting, die kan worden verbeterd door het emissiegebied te verkleinen, ofwel door een deel van het golffront af te snijden met de pinhole of door gebruik te maken van een puntachtige nanoLED. De nanoLED-arrays die zijn ontwikkeld binnen het EU Horizon 2020-programma ChipScope-project zullen een verbetering van de beeldresolutie mogelijk maken die compatibel is met de conventionele optische microscopie.

Lensloze DIHM-microscoop

Dit feit maakt lensloze microscopie een ideaal hulpmiddel voor medische diagnose in afgelegen gebieden, aangezien de arts geen grote, zware en gevoelige analyseapparatuur. Een simpele laptop en een lensloze microscoopset ter grootte van een koffer is voldoende om bijvoorbeeld een parasietdiagnose te stellen uit lichaamsvloeistofmonsters (bijv. Malaria, Amoebe enz.). De robuuste constructie maakt een snelle, betrouwbare en geautomatiseerde analyse van het monster door niet alleen lichtmicroscopie met hoge resolutie te combineren, maar ook door moderne analysetechnieken toe te passen op basis van de detectie van veranderingen in menselijk DNA, identificeren van virale genomen en immunologische karakterisering in één apparaat.

Om de hoogste lichtgevoeligheid en optische resolutie te bieden, het systeem is uitgerust met een normale grijswaardencamera om te werken in een helderveldmodus met meerdere cellen. Deze nieuwe lensloze microscoop is uitgerust met een microfluïdisch stroomkanaalsysteem voor het hanteren van levende cellen en beeldvorming.