显微镜目标受到扇贝的眼睛

苏黎世大学的神经科学家已经开发出创新的目标光学显微镜利用镜子来产生图像。他们的设计找到对应在镜子望远镜用于天文学一方面和扇贝的眼睛。启用新目标高分辨率成像更广泛的各种组织和器官的浸没式媒体比传统显微镜镜头。

一些种类的贻贝。扇贝,例如,有多达200的眼睛,帮助他们发现捕食者如即将来临的海星。然而,扇贝的眼睛明显的区别于人类的眼睛。在我们的眼睛角膜和镜头的组合创建一个图像在视网膜上,扇贝眼中的光由半球形聚焦镜。

光学成像透镜或镜子

用镜子而不是创建图像在天文望远镜镜头尤其普遍,为了捕捉尽可能多的光线从行星,恒星和星系。施密特望远镜在1930年代开发的Bernhard施密特(1879 - 1935)和今天仍在使用在许多天文台,一层薄薄的矫正透镜结合球面镜。

镜子的目标很少发现,然而,在显微镜用于研究生物微观世界。大多数显微镜目标非常紧凑,他们可以很容易地组装在一起的镜头。然而,实现图像质量最高,10到15个眼镜需要不同类型的玻璃制成的,所有这些都必须精确的抛光和准确地相互对齐。因此,显微镜研究目标的成本可以相当于一个中型车,占总成本的很大一部分的显微镜。

兼容不同的浸渍媒体绊脚石

除了他们的复杂设计,许多商业目标的缺点,他们通常只用于一个特定的浸介质,如空气、水或油。这意味着必须购买一个新的目标样本要求浸介质不同。很长一段时间,这不是一个主要问题,但近年来,过程称为清算技巧可以使组织样本透明吸引了大量的生物学和病理学的兴趣。例如,而不是辛苦地准备薄从删除小鼠大脑组织切片,清理技术可以使整个大脑透明。在病理学,希望清除技术将提高活检样本检查的效率,使诊断恶性肿瘤组织变化等,为例。然而,不幸的是,大多数清算技术使用浸入式媒体,与传统显微镜是不相容的目标。这意味着清除技术研究的相当大的优势保持部分未开发。

高分辨率显微镜在大型透明的组织块

规避传统显微镜目标的局限性,受到扇贝的眼中,原则上功能像小型水下施密特望远镜,不会用神经学家和业余天文学家Fabian沃伊特博士发明了一种非常规的方法:他意识到可以填补施密特望远镜与液体浸介质和收缩大小的显微镜。最终的目标是准一个小型望远镜,已经淹没,还提供了一个清晰图象。“施密特可以设计一个目标,它提供了出色的图像质量在任何均匀液体在空气中,“沃伊特说。这意味着一个施密特的目标是与许多不同的清理技术兼容。这个不寻常的特性的原因是一面镜子,而不是镜头的使用。球面镜聚焦光在同一点是否沉浸在液体或空气。

通用的应用程序也在医学诊断

为了演示这种创新方法的通用性,研究人员费边沃伊特和不会教授Fritjof Helmchen利用原型施密特目的研究各种样品,包括老鼠大脑,蝌蚪和鸡胚。马斯特里赫特大学的一个小组一起,他们也能够分析了人脑样本。此外,新型的目标也适合测量大脑的神经活动住年轻的斑马鱼幼体。“在所有情况下,图像质量相当于甚至优于实现与传统目标——尽管施密特目标只包含两个光学元素,“Helmchen解释道。与传统的目标相比,有十几个镜头,施密特目标因此可以制造更多的成本效益。

未来的应用程序也可以包括肿瘤组织的考试或神经系统疾病的检测。“在这方面,扇贝可以告诉我们提高医疗诊断,“Helmchen说。

参考:纳尔特罗伊斯,沃伊特FF, T, et al .反光multi-immersion显微镜目标受施密特望远镜。生物科技Nat》。3月30日在线发表2023:1-7。doi:10.1038 / s41587 - 023 - 01717 - 8

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