Realizzazione singola

24 agosto 2023

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dall’Università della Scienza e della Tecnologia della Cina

Un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Gong Lei dell'Università della Scienza e della Tecnologia (USTC) dell'Accademia Cinese delle Scienze (CAS) e collaboratori hanno sviluppato un approccio di imaging tridimensionale a pixel singolo (3D-SPI) basato sulla luce 3D. illuminazione di campo (3D-LFI), che consente l'imaging volumetrico di oggetti microscopici con una risoluzione ottica 3D vicina al limite di diffrazione.

Hanno inoltre dimostrato la sua capacità di visualizzazione 3D del contrasto di assorbimento ottico senza etichetta mediante l'imaging di singole cellule algali in vivo. Lo studio intitolato "Imaging volumetrico ottico a pixel singolo mediante illuminazione tridimensionale del campo luminoso" è stato pubblicato in Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

SPI è diventata un'interessante modalità di imaging 3D. Attraverso rilevatori a pixel singolo anziché sensori ad array convenzionali, le prestazioni dell'SPI superano quelle convenzionali in termini di gamma spettrale, efficienza di rilevamento e risposta temporale. Inoltre, le fotocamere a cella singola superano i metodi di imaging convenzionali a debole intensità, a livello di singolo fotone e con risoluzione temporale precisa.

Le tecniche 3D-SPI generalmente dipendono dal tempo di volo (TOF) o dalla stereovisione per estrarre informazioni sulla profondità. Tuttavia, le implementazioni esistenti possono raggiungere, nella migliore delle ipotesi, solo un livello millimetrico, che non è in grado di acquisire immagini di oggetti microscopici come le cellule.

Per superare il limite di risoluzione, i ricercatori hanno costruito un prototipo 3D-LFI-SPM. Di conseguenza, il prototipo raggiunge un volume di imaging di ~390×390×3.800 μm3 e una risoluzione fino a 2,7 μm lateralmente e 37 μm assialmente. Hanno eseguito l'imaging 3D senza etichetta di cellule viventi di Haematococcus pluvialis e hanno contato con successo le cellule viventi in situ.

Com'era prevedibile, l'approccio può essere applicato per visualizzare vari contrasti di assorbimento dei campioni biologici. Con la capacità di imaging risolta in profondità, gli scienziati potrebbero essere potenzialmente in grado di monitorare la morfologia cellulare e la crescita in situ in futuro. La ricerca apre le porte all’SPI 3D ad alte prestazioni con applicazioni nella ricerca biomedica e nel rilevamento ottico.

Maggiori informazioni: Yifan Liu et al, Imaging volumetrico ottico a pixel singolo mediante illuminazione tridimensionale del campo luminoso, Atti dell'Accademia nazionale delle scienze (2023). DOI: 10.1073/pnas.2304755120

Informazioni sul diario:Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze

Fornito dall'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina