University of Delawares Bio-Imaging Center kan nå tilby forskere et kult, nytt banebrytende verktøy for kikking i celler. Det kalles et "superoppløsning" -mikroskop, og bare en håndfull universiteter har et.

Det vitenskapelige tidsskriftet Nature Methods erklærte superoppløsningsmikroskopi årets metode i 2008 for sin forventede rolle i revolusjonerende forståelse av cellulærbiologi.

Det nye Zeiss ELYRA PS.1-mikroskopet, leid av Carl Zeiss Inc., kan se langt utover de rynkete mitokondriene som fungerer som celleens kraftverk og Golgi-apparatet, med ribbony lagene, som pakker proteiner. Med dette nye omfanget kan forskere se på et enkelt molekyl.

"Det er et fantastisk verktøy, " sier Jeffrey Caplan, senterets assisterende direktør, mens han viser frem instrumentet på Delaware Biotechnology Institute. "Du kan se på stort sett hva som helst mer detaljert, i nesten hvilket som helst vitenskapelig felt, fra gjær til blodplater til nanomaterialer."

I følge Caplan, skisserer superoppløsningsmikroskopet mulighetene til konvensjonelle mikroskop fordi det kan bryte diffraksjonsgrensen for lys.

Diffraksjon er bøyningen som oppstår når lys beveger seg rundt en gjenstand eller gjennom en smal åpning i en. Du kan se diffraksjon i handling hvis du holder pekepinnen og langfingeren litt fra hverandre og deretter flytter dem nærmere hverandre når du nærmer deg et sterkt lys. Etter hvert vil du se mørke parallelle bånd vises på fingrene fra de forvrengte lysbølgene.

Gjennom en sofistikert, analytisk prosess, overvinner superoppløsningsmikroskopet diffraksjonsbarrieren på to unike måter, ifølge Caplan. En måte er ved å projisere en strukturert belysning eller lysmønster på prøven. Etter at det er tatt en bunke med høyoppløselig bilder (i størrelsesorden 5 til 20 gigabyte i størrelse) av en prøve med de forskjellige lysmønstrene, kan ny høyfrekvensinformasjon hentes ut, og doble oppløsningen i alle dimensjoner etter at den har blitt beregnet gjenopprettet.

Den andre måten er ved å slå på et veldig lite antall individuelle lysstoffmolekyler i et bilde om gangen (slik at de ikke overlapper hverandre) og deretter anvende den gaussiske funksjonen i matematikk for nøyaktig å finne posisjonen til hvert molekyl. Enkeltmolekyler fordelt på så langt som 10-20 nanometer fra hverandre kan lett skilles fra hverandre for å produsere et bilde med så mye som en 20 ganger forbedring i oppløsningen i forhold til tradisjonell lysmikroskopi. Denne prosessen for hvert bilde blir gjentatt 20.000 til 80.000 ganger i løpet av 20 minutter til en time da de mange bildene kombineres for å lage ett superoppløsningsbilde.

Det høyteknologiske verktøyet er tilgjengelig for bruk av forskere ved UD, så vel som av akademia, industri og myndigheter i hele regionen, bemerker Caplan.

Donna Woulfe, assisterende professor i biologiske vitenskaper, og hennes laboratoriegruppe er blant UD-forskerne som er ivrige etter å bruke instrumentet.

"Vi bruker det nye superoppløsningsmikroskopet for å utføre studier som visualiserer mikropartikler dannet fra blodplater, " sier Woulfe. "Superoppløsnings-teknologien er spesielt nyttig for dette siden vi er interessert i å identifisere spesielle lipider eksponert på overflaten av blodplatene og mikropartiklene, som kan spesifikt merkes med antistoffer. Disse studiene vil hjelpe oss med å gi oss en ide om hvordan mikropartiklene er dannet fra blodplatene på en måte som det bare ikke er mulig å bruke konvensjonelle lysmikroskop. Dette kan være viktig, siden noen studier antyder at utslipp av blodplate-mikropartikler i større grad finner sted hos pasienter med hjerte- og karsykdommer enn hos friske pasienter. "

Kirk Czymmek, UDs tidligere direktør for Bio-Imaging Center, som nå leder et stort mikroskopifasiliteter for Carl Zeiss Inc., i New York, og Randall Duncan, styreleder for Institutt for biologiske vitenskaper, forhandlet frem leieavtalen med Zeiss for å bringe super -oppløsningsmikroskop til UD.

Caplan ønsker nå å samle interesserte UD-forskere som har NIH RO1-tilskudd for å samarbeide om et føderalt forskningsforslag for å finansiere mikroskopet for å holde det permanent ved universitetet. Potensielle samarbeidspartnere og forskere som er interessert i å bruke instrumentet kan kontakte Caplan på e-post eller ringe ham på 302-831-3403.

Superoppløsningsmikroskopet er et annet lyst tillegg til de omfattende bildemulighetene som UD tilbyr. I oktober i fjor anskaffet UD en dobbeltstrålingsfokusert ionestråle og skanningselektronmikroskop (FIB-SIM), som den første store anskaffelsen av utstyr for det tverrfaglige vitenskap og ingeniørlaboratoriet, som skulle åpnes neste år. FIB-SIM-mikroskopet, som vil lette forskning på et bredt spekter av materialer fra polymerer til halvledere, er midlertidig installert i Spencer Laboratory, hvor det er tilgjengelig for UD-samfunnet, samt industri, myndigheter og akademiske partnere.


Levert av University of Delaware