一项新的EMBL创新极大地改进了布里渊显微镜(Brillouin Microscopy),使光敏样品的3D成像更快,更有效。
EMBL的科学家们之前开发了一种使用布里渊散射的显微镜,布里渊散射是一种分析光如何与自然热振动相互作用以揭示材料机械性能的技术。
在他们的最新进展中,研究人员将布里渊显微镜的速度和效率提高了大约1000倍。
升级后的技术现在可以捕获整个10000像素的平面,而不是100像素的线,从而实现适合于实时观察生物体的快速3D成像。
布里渊显微镜的1000倍速度提升
EMBL研究人员取得了重大突破,引入了一种新的方法,提高了生命科学家的显微镜能力。这一进步将布里渊显微镜的速度和吞吐量提高了1000倍,从而能够更有效地成像光敏生物体。
发表在《自然光子学》上的这项研究的主要作者、EMBL Prevedel团队的光学工程师Carlo Bevilacqua说:“我们正在寻求加快图像采集的速度。”“多年来,我们已经从一次只能看到一个像素发展到100像素的线,到现在一个完整的平面,提供了大约10000像素的视图。”
布里渊显微镜背后的科学
这项技术是基于1922年法国物理学家布里渊首次预测的一种现象。他发现,当光与材料相互作用时,它会以自然的热振动交换能量,轻微地改变其频率(或颜色)。通过分析散射光谱,科学家可以提取有关材料物理特性的有价值的信息。
从单个像素到完整的2D视场
将布里渊散射用于显微镜的时间要晚得多 —— 在21世纪初 —— 当时其他技术的进步使科学家能够以高精度和足够的吞吐量测量微小的频移。这使他们能够计算活体生物样本的力学特性。然而,在那时,科学家们一次只能看到一个像素。因此,这个过程非常耗时,并且严重限制了显微镜方法在生物学中的应用。2022年,Bevilacqua和Prevedel团队的其他人首次将视野扩展到一条线,现在有了最新的发展,视野扩展到一个完整的2D视野,这也有助于加快3D成像。
机械成像的新时代
“正如EMBL的光片显微镜的发展标志着光学显微镜的一场革命,因为它允许对生物样本进行更快、高分辨率和最低光毒性的成像,机械或布里渊成像领域的这一进步也是如此,”该论文的组长和资深作者Robert Prevedel说。“我们希望这项新技术 —— 以最小的光强度 —— 为生命科学家的探索打开了又一扇‘窗户’。”
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