Ten laser pozwoli zajrzeć głębiej z mniejszą energią. Przełom w mikroskopii

Stworzono laser, który może zrewolucjonizować mikroskopię dwufotonową. A to z kolei oznacza potencjalnie nowe odkrycia w naukach biomedycznych.
Przełom w mikroskopii dwufotonowej – powstał przełomowy laser
Przełom w mikroskopii dwufotonowej – powstał przełomowy laser

Mikroskopia dwufotonowa to jedna z odmian mikroskopii fluorescencyjnej pozwalająca na obrazowanie próbek o grubości do 1 mm. Idea mikroskopii dwufotonowej opiera się na obserwacji, że dwa fotony o mniejszej energii, spotykające się w tym samym czasie w pobliżu fluoroforu (cząsteczki zdolnej do fluorescencji), mogą go wzbudzić i wywołać fluorescencję. Każdy z tych fotonów padający osobno na fluorofor, nie wywołałby emisji, z powodu zbyt niskiej energii wzbudzenia.

Mikroskopia dwufotonowa odgrywa ważną rolę w nieinwazyjnym obrazowaniu głębokich tkanek w badaniach biomedycznych. Od momentu wynalezienia mikroskopu dwufotonowego pod koniec XX wieku, technika ta jest stale ulepszana – od fluoroforów, po metody obrazowania i zastosowania.

Czytaj też: Nadchodzi nowa era mikroskopii. Elektrony oglądane dokładnie jak nigdy

W mikroskopii dwufotonowej wyzwaniem jest obrazowanie głębszych tkanek. Stosowanie laserów jako źródeł światła może sprostać temu wyzwaniu. Tradycyjny laser Ti-szafirowy z blokadą trybu jest ograniczony przez wysoką częstotliwość i nie może zapewnić dużej energii impulsu potrzebnej do oglądania głębokich tkanek przy niskiej mocy.

Niezwykły laser do niezwykłych zastosowań

Naukowcy z Kenneth Wong’s Omega Group na University of Hong Kong (HKU) opracowali nowy laser o długości fali 937 nm jako źródła światła dla mikroskopii wielofotonowej. Dysponuje on wysokim SNR 74 dB, czyli stosunkiem sygnału do szumu. Szczegóły opisano w czasopiśmie Advanced Photonics Nexus.

Konstrukcja lasera 937 nm jest odpowiednia do obrazowania głębokich tkanek z wieloma białkami fluorescencyjnymi. Laserowe źródło światła zapewnia dwufotonowe wzbudzenia w wielu rodzajach tkanek biologicznych. Głębokość penetracji zademonstrowana w mózgu myszy osiągnęła 620 μm, ujawniając zdolność do obrazowania głębokich tkanek.

Czytaj też: Mikroskop tak dokładny, że można nim obserwować neurony. Zadziwia też rozmiarami

W pracy czytamy:

Dzięki niskiej częstotliwości i wysokiemu stosunkowi sygnału do szumu, źródło światła wymaga jedynie 10 mW mocy do obrazowania tkanki na głębokości ponad 600 µm. To znacznie mniej niż laser światłowodowy 40 MHz, który wymaga około 200 mW mocy na podobnej głębokości. To znacznie zmniejsza fotowybielanie i fotouszkodzenia w obrazowaniu, poprawiając głębokość obrazowania tkanek i bezpieczeństwo w obrazowaniu na żywo (in vivo).

Praca ta ułatwi większy wgląd w obrazowanie głębokich tkanek dla badań i zastosowań biomedycznych.