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Ptychography nelle scienze biologiche

Le tecniche di rappresentazione delle cellule contano spesso sull'uso delle tinture o dell'ingegneria genetica presentare le proteine fluorescenti.

Sebbene migliori il contrasto nelle immagini, possono interferire con le attività cellulari. Può essere duro sapere se queste manipolazioni causano qualunque fluttuazioni dal comportamento normale delle cellule. Ptychography presenta un metodo non invadente sviluppato di recente alle celle ed alle colture cellulari di studio senza l'uso dei contrassegni o dei artefatti.

Phasefocus Lens® virtuale è un metodo novello per la rappresentazione quantitativa e la microscopia di alta fedeltà. È conosciuto nella letteratura scientifica come “ptychography„. Credito di immagine: Phasefocus
Phasefocus Lens® virtuale è un metodo novello per la rappresentazione quantitativa e la microscopia di alta fedeltà. È conosciuto nella letteratura scientifica come “ptychography„. Credito di immagine: Phasefocus

Metodo

C'è un raggio dell'illuminazione che splende sull'esemplare, dietro cui una macchina fotografica è collocata. Sia l'esemplare che il raggio dell'illuminazione sono mossi proporzionalmente ad uno un altro. Questo risultato in una serie parzialmente della sovrapposizione delle aree illuminate sull'esemplare. Il reticolo di indicatore luminoso diffranto dall'esemplare per ogni area illuminata è catturato da una macchina fotografica che è una macchina fotografica dell'unità (CCD) ad accoppiamento di carica. Il CCD facilita la conversione dai pixel alle cifre o vice versa. L'immagine del reticolo di diffrazione più ulteriormente è elaborata facendo uso di un algoritmo di ptychography.

Phasefocus Virtual Lens

Vantaggi di Ptychography

Ideale per i campioni trasparenti

Il reticolo di diffrazione emerge da indicatore luminoso ha attraversato l'esemplare e questo si presenta con alta precisione e contrasto. Ciò le rende l'ideale per gli studi strutturali sulle celle quasi trasparenti. Ptychography egualmente più di meno è costretto nella risoluzione di immagine - la risoluzione è limitata soltanto dall'efficace apertura diaframma numerica (intervallo degli angoli da cui l'indicatore luminoso può essere individuato dalla lente) del rivelatore.

analisi 3D

La formazione di immagine non è fatta dalla lente di rilevazione stessa, ma dall'algoritmo di ptychography. Un esempio di un tale algoritmo è il motore iterativo di ptychography esteso (ePIE). gli algoritmi del ePIE producono due immagini: uno della quantità di indicatore luminoso che è stato assorbito dall'esemplare ed uno della quantità di mora di fase introdotta all'illuminazione come attraversa l'esemplare. La profondità delle immagini può essere decisa dopo acquisizione. Ciò è altamente utile per l'analisi 3D degli esemplari e delle colture cellulari più complesse, un campo che sta sviluppando continuamente.

Non limitato dall'ottica del sistema

il ePIE egualmente conduce i calcoli della forma d'onda complessa dell'illuminazione. La calcolazione della forma d'onda tiene conto ricostruzione di alta qualità anche quando il modulo dell'illuminazione non è conosciuto. Ciò egualmente evita sorgere delle restrizioni dovuto il sistema ottico e dà più importanza sull'algoritmo. Parecchi sviluppi sono quindi messa a fuoco sul miglioramento e sull'estensione dell'algoritmo.

Applicazioni di scienze biologiche

Luminosità aumentata

Le celle nella linea cellulare A549 sono state analizzate facendo uso del ptychography e confrontato ad un'altra tecnica di microscopia ha chiamato DIC (contrasto di interferenza di Diffrential). La rappresentazione di ptychography è più simile alla rappresentazione fluorescente. Non ha un alone intorno alle celle, come veduto con altre tecniche. Le aree dentro le celle hanno pixel più luminosi che quelle fuori della cella, rendente la distinzione facile. Il nucleo può inoltre essere veduto come il punto più luminoso nella cella, una distinzione che è più dura da fare con microscopia di DIC.

Contrasto aumentato

Le celle sicure hanno avute più alto contrasto che altro nello studio citato prima. Gli autori suppongono che questo potrebbe essere dovuto quelle celle che forniscono la fase di G2/M prima della mitosi. Il vantaggio principale del ptychography è stato la sua capacità di mostrare le distinzioni fra le celle nelle fasi differenti del ciclo cellulare. Altre tecniche di rappresentazione non invadenti o contrassegne contrassegno hanno lottato con questa. Inoltre, il ciclo cellulare completo di una cella A549 richiede 18 ore. Ptychography è stato eseguito ogni cinque minuti per 20 ore, danti le immagini del ciclo cellulare completo per molte celle. Ciò ricercatori permessi per tenere la carreggiata ed identificare l'avvenimento dei cambiamenti.

Applicazioni nella rappresentazione batterica

Ptychography egualmente si è applicato ai batteri, senza la necessità di isolare i campioni. I radiodurans di Deinococcus è stato a fuoco per la sua alta tolleranza verso radiazione ionizzante e le correlazioni possibili alla sua struttura nucleoid.

Le tecniche di microscopia elettronica applicate hanno dato i risultati di contraddizione. Facendo uso del ptychography, i ricercatori hanno trovato quattro sottounità distinti presenti dentro i batteri che hanno identificato come nucleoids a causa della loro dimensione e forma generali. Gli autori quindi ritengono che il ptychography possa essere usato come metodo possibile per analizzare i nucleoids batterici, indipendente da microscopia elettronica.

Sorgenti

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Last Updated: Aug 23, 2018

Sara Ryding

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Sara Ryding

Sara is a passionate life sciences writer who specializes in zoology and ornithology. She is currently completing a Ph.D. at Deakin University in Australia which focuses on how the beaks of birds change with global warming.

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