Wetenschap
Nieuwe inzichten in de interactie van femtosecondelasers met levend weefsel
Niet-lineaire lichtmicroscopie heeft een revolutie teweeggebracht in ons vermogen om complexe biologische processen te observeren en te begrijpen. Licht kan echter ook levende materie beschadigen. Toch blijft het mechanisme achter de onomkeerbare verstoring van cellulaire processen door intens licht slecht begrepen.
Om deze lacune aan te pakken, hebben de onderzoeksgroepen van Hanieh Fattahi en Daniel Wehner van het Max Planck Instituut voor de Wetenschap van Licht (MPL) en Max-Planck-Zentrum für Physik und Medizin hun krachten gebundeld om de omstandigheden te identificeren waaronder intens gepulseerde lasers kunnen in vivo gebruikt worden zonder het organisme te beschadigen.
Het in Erlangen gevestigde internationale team gebruikte de zebravis van gewervelde dieren om zich te verdiepen in de mechanismen van fotoschade in diep weefsel op cellulair niveau, veroorzaakt door excitatiepulsen van femtoseconden. De resultaten zijn gepubliceerd in Communications Physics .
Soyeon Jun, de eerste auteur van de publicatie en promovendus in de groep "Femtosecond Fieldoscopy" bij MPL onder leiding van Fattahi, legt uit:"We hebben aangetoond dat schade aan het centrale zenuwstelsel (CZS) van de zebravis, wanneer bestraald door femtosecondepulsen bij 1030 nm , treedt abrupt op bij de extreme piekintensiteiten die nodig zijn voor plasmavorming met lage dichtheid."
Dit maakt een niet-invasieve toename van de beeldverblijftijd en fotonenflux mogelijk tijdens bestraling bij 1.030 nm, zolang de piekintensiteit onder de drempelwaarde voor lage plasmadichtheid ligt. Dit is cruciaal voor niet-lineaire labelvrije microscopie.
"Deze bevindingen dragen aanzienlijk bij aan de vooruitgang in beeldvormingstechnieken voor diep weefsel en innovatieve microscopietechnieken, zoals femtoseconde veldoscopie, die momenteel in mijn groep wordt ontwikkeld. Deze techniek maakt het vastleggen van hoge ruimtelijke resolutie, labelvrije beelden met attoseconde temporele resolutie mogelijk. " zegt Fattahi.
"Onze resultaten benadrukken niet alleen de waarde van samenwerkingen op het gebied van natuurkunde en biologie, maar maken ook de weg vrij voor in vivo toepassingen om op licht gebaseerde nauwkeurige manipulaties van het centrale zenuwstelsel te bereiken", voegt Wehner, hoofd van de onderzoeksgroep Neuroregeneration, toe.
Correctieopmerking (28-05-2024):De golflengte van femtosecondepulsen is gecorrigeerd naar 1030 nm.