Tilbake til søkeresultatene

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek

Development of Real Volumetric Microscopy through Single Objective Light-Sheet Imaging System (SOLIS)

Alternativ tittel: Utvikling av ekte volumetrisk mikroskopi gjennom én-objektivs lys-ark system (SOLIS)

Tildelt: kr 8,0 mill.

I dette prosjektet blir det utviklet en helt ny type optisk mikroskop som kombinerer de beste sidene ved tradisjonell konfokal med lysarkmikroskopi. Konfokalmikroskopi er en av de mest brukte fotografimetodene innen biomedisin og er egnet til å visualisere strukturen til celler og vev i tre dimensjoner. En ulempe med konfokalmikroskopi er at bare en 3D-piksel blir fotografert av gangen. I motsetning til teknikker som kan ta bilde av et helt plan av gangen (såkalt ?wide-field? mikroskopi?) blir billedtakningen veldig langsom. I tillegg blir bare en brøkdel av det fluorescerende lyset som genereres inne i prøven fanget av mikroskopets fotodetektor, som begrenser denne teknikkens anvendelse til levende prøver, som ikke tåler så mye lys. Lysarkmikroskopi derimot, utmerker seg i fotograferingshastigheten og bruk av lav lysdose, som begge er kritiske når man har levende prøver på mikroskopet. I lysarkmikroskopi blir en tynn skive av prøven belyst om gangen, og den produserte fluorescensen blir avbildet med et annet objektiv som er plassert vinkelrett mot lysarket. Selv om dette arrangementet er veldig effektivt når det gjelder å fange lys fra prøven, begrenser den andre linsen tilgang til prøven, noe som krever en spesiell tilpasning av prøven. Det nye mikroskopet, kalt SOLIS ("Single Objective Light-Sheet Imaging System", én-objektiv lys-ark system), holder oppløsningen og brukervennligheten til konfokalmikroskopi, dvs. bare en enkelt objektivlinse i nærheten av prøven (ingen linse nr. 2), men er samtidig like skånsom som lysarkmikroskopi. I tillegg, takket være et unikt optisk design, klarer SOLIS å overgå fotograferingshastigheten til klassisk lysarkmikroskopi, da det fanger perfekt seksjonerte volumer på et øyeblikk. En applikasjon som vil bli mulig med det nye systemet er å utforske reparasjonsmekanismen til hjerteceller etter f.eks. hjerteinfarkt.

Biology happens in 3D, in living organisms. Fluorescence microscopy of cellular processes should thus be performed in cells residing in their native environment. Yet, many studies rely on 2D imaging or 3D confocal microscopy, which has limited live-cell compatibility due to low imaging speed and high phototoxicity. Light-sheet microscopy (LSM) may be a solution. It uses two objective lenses oriented at right angles to each other, instead of the single objective used in conventional microscopy. The first objective produces a thin sheet of light that only excites fluorophores within the focal plane of the second objective, thus avoiding the generation of out-of-focus light. Scanning the sample through the imaged plane enables optically sectioned volumetric microscopy. Crucially though, the requirement of two objective lenses near the sample has the tremendous drawback of obstructing conventional sample mounting techniques and has hence severely hindered a more widespread use of LSM. SOLIS solves this. In SOLIS, a high-performance objective with large numerical aperture (NA) is used for generation of a scannable light-sheet and, in stark contrast to conventional LSM, this same objective is used for collection of the sample’s fluorescence signal. SOLIS is thus fully compatible with conventional sample mounting. To align the focal plane of the objective with the illumination plane, SOLIS uses a dedicated optical system downstream from the objective, and hidden from the user, to effectively “tilt” the sample volume so it can be recorded by a camera without optical aberrations. As only a single objective is near the sample, the NA of the collection objective in SOLIS can be much larger than in conventional LSM, thus increasing achievable resolution by 15% and photon collection efficiency by over 30%. Furthermore, by using novel multiplane optical elements, SOLIS can record at rates in the kilohertz regime, while still providing optically-sectioned volumetric imaging.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek