Ученые разработали новый метод для визуализации микроскопических объектов, основанный на принципе фантомных изображений. Метод может дополнить существующие решения в части комплексной визуализации образцов в биологических и медицинских исследованиях. Результаты работы опубликованы в журнале Optics & Laser Technology.
В классической оптической микроскопии сдвиг объектива относительно области, где находится образец, делает изображение нечетким, а детали размытыми. Масштаб этого эффекта характеризует так называемая «глубина резкости» — область, в пределах которой изменение положения объектива не ведет к серьезному ухудшению изображения, то есть изображение остается в фокусе.
Ученые ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» совместно с коллегами из Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова предложили новый подход для визуализации микроскопических объектов. Специалисты разработали метод на основе фантомного принципа, который позволяет преодолевать инструментальные ограничения, связанные с глубиной резкости оптической схемы микроскопа.
Фантомные изображения — метод визуализации, который использует коррелированные световые поля. Основу метода составляет применение двух световых полей, одно из которых взаимодействует с исследуемым объектом и регистрируется однопиксельным детектором, тогда как второй пучок, не несущий информацию об объекте, регистрируется матричным детектором. Изображение объекта формируется из взаимной пространственной корреляции этих пучков. Описываемый метод обладает рядом достоинств и позволяет существенно расширить глубину резкости оптической схемы микроскопа. Такой подход открывает новые возможности для трехмерной визуализации микроскопических объектов, таких как клетки и ткани, с высокой детализацией.
Одно из главных преимуществ микроскопии на фантомном принципе — работа без использования меток, специальных маркеров, которые добавляют в образец для визуализации его структуры. Это крайне важно для биологических исследований, где минимальное вмешательство в образцы имеет ключевое значение. Такой подход к визуализации сложных биологических объектов может значительно повысить эффективность диагностики и анализа.
«По нашему мнению, полученные результаты открывают путь к визуализации объемных микроскопических структур в дополнение к существующим методам оптической когерентной томографии и спекл-контрастной визуализации. Недавно мы получили патент на изобретение “Фантомный микроскоп”. Несмотря на сдержанный оптимизм, впереди еще очень много работы, направленной на изучение различных аспектов, связанных с новым типом микроскопии. Развитие метода фантомной микроскопии является нашей приоритетной задачей, поскольку открывает новые возможности для биомедицинских приложений», — резюмирует один из авторов исследования, старший научный сотрудник Института физики им. Л. В. Киренского ФИЦ КНЦ СО РАН кандидат физико-математических наук Андрей Михайлович Вьюнышев.
Группа научных коммуникаций ФИЦ КНЦ СО РАН
Фото предоставлены исследователями
