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Ptychography en ciencias de la vida

Las técnicas de proyección de imagen de la célula confían a menudo en el uso de tintes o de la ingeniería genética de introducir las proteínas fluorescentes.

Aunque aumente contraste en las imágenes, pueden interferir con actividades celulares. Puede ser duro saber si estas manipulaciones causan cualesquiera fluctuaciones del comportamiento normal de la célula. Ptychography presenta un método no invasor recientemente desarrollado a las células del estudio y a los cultivos celulares sin el uso de escrituras de la etiqueta o de artefactos.

Phasefocus Lens® virtual es un método nuevo para la proyección de imagen y la microscopia cuantitativas de alta fidelidad. Se sabe en la literatura científica como “ptychography”. Haber de imagen: Phasefocus
Phasefocus Lens® virtual es un método nuevo para la proyección de imagen y la microscopia cuantitativas de alta fidelidad. Se sabe en la literatura científica como “ptychography”. Haber de imagen: Phasefocus

Método

Hay un haz de la iluminación que brilla en el espécimen, detrás del cual se coloca una cámara. El espécimen y el haz de la iluminación se mueven en proporción a uno otro. Este resultado en una serie en parte de recubrir áreas iluminadas en el espécimen. La configuración de la luz difractada por el espécimen para cada área iluminada es cogida por una cámara que sea una cámara del dispositivo (CCD) acoplado de carga eléctrica. El CCD facilita la conversión de los pixeles a los dígitos o vice versa. La imagen de la configuración de difracción se tramita más a fondo usando un algoritmo del ptychography.

Phasefocus Virtual Lens

Ventajas de Ptychography

Ideal para las muestras transparentes

La configuración de difracción emerge de luz ha pasado a través del espécimen, y ésta ocurre con alta exactitud y contraste. Esto le hace el ideal para los estudios estructurales de células casi transparentes. Ptychography también se obliga menos en la resolución de imagen - la resolución es limitada solamente por la apertura numérica efectiva (alcance de los ángulos de los cuales la luz se puede descubrir por la lente) del detector.

análisis 3D

La formación de la imagen no es hecha por la lente que descubre sí mismo, sino por el algoritmo del ptychography. Un ejemplo de un tal algoritmo es el motor iterativo del ptychography extendido (ePIE). los algoritmos del ePIE producen dos imágenes: uno de la cantidad de luz que ha sido absorbida por el espécimen y uno de la cantidad de retraso de la fase introducida a la iluminación como pasa a través del espécimen. La profundidad de las imágenes se puede decidir después de la adquisición. Esto es altamente beneficioso para el análisis 3D de los especímenes y de cultivos celulares más complejos, un campo que se esté desarrollando contínuo.

No restringido por la óptica del sistema

el ePIE también conducto cálculos de la forma de onda compleja de la iluminación. El cálculo de la forma de onda permite la reconstrucción de alta calidad incluso cuando la forma de la iluminación no se sabe. Esto también evita el surgimiento de las restricciones debido al sistema óptico y pone más énfasis en el algoritmo. Varios progresos por lo tanto se están centrando en perfeccionar y ampliar el algoritmo.

Usos de las ciencias de la vida

Luminosidad creciente

Las células en la variedad de células A549 eran analizadas usando ptychography y comparado a otra técnica de la microscopia llamó DIC (contraste de la interferencia de Diffrential). La proyección de imagen del ptychography es más similar a la proyección de imagen fluorescente. No tiene un halo alrededor de las células, según lo visto con otras técnicas. Las áreas dentro de las células tienen pixeles más brillantes que ésos fuera de la célula, haciendo la distinción fácil. El núcleo se puede también considerar como el punto más brillante de la célula, una distinción que sea más dura de hacer con microscopia de DIC.

Contraste creciente

Ciertas células tenían contraste más alto que otro en el estudio mencionado antes. Los autores presumen que esto podría ser debido a esas células que incorporaban la fase de G2/M antes de mitosis. La ventaja principal del ptychography ha sido su capacidad de mostrar distinciones entre las células en diversos escenarios del ciclo celular. Otras técnicas de proyección de imagen no invasores o escritura de la etiqueta-libres han luchado con esto. Además, el ciclo celular completo de una célula A549 tarda 18 horas. Ptychography fue realizado cada cinco minutos por 20 horas, dando imágenes del ciclo celular completo para muchas células. Esto investigadores permitidos para rastrear y para determinar el suceso de los cambios.

Usos en proyección de imagen bacteriana

Ptychography también se ha aplicado a las bacterias, sin la necesidad de aislar las muestras. Los radiodurans de Deinococcus han estado en el foco para su alta tolerancia hacia la radiación ionizante y correlaciones posibles a su estructura nucleoide.

Las técnicas de la microscopia electrónica aplicadas han rendido resultados de la contradicción. Usando ptychography, los investigadores encontraron cuatro subunidades distintas presentes dentro de las bacterias que determinaron como nucleoids debido a su talla y forma generales. Los autores por lo tanto creen que el ptychography se puede utilizar como método viable para analizar los nucleoids bacterianos, independiente de la microscopia electrónica.

Fuentes

Further Reading

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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