Одна из проблем, с которыми сталкиваются исследователи, которые хотят исследовать биологические клетки под микроскопом, заключается в том, что любая подготовительная обработка изменит клетки. Многие бактерии предпочитают свободно плавать в растворе. Клетки крови похожи: они постоянно находятся в быстром потоке и не остаются на поверхности. Действительно, если они прилипают к поверхности, это меняет их структуру, и они умирают.
«Наш новый метод позволяет нам брать клетки, которые не могут быть закреплены на поверхности, а затем использовать оптическую ловушку для их изучения с очень высоким разрешением. Ячейки удерживаются на месте своего рода оптическим тяговым лучом.
Принцип, лежащий в основе этого лазерного луча, аналогичен концепции, которую можно найти в телесериале «Звездный путь», — говорит профессор доктор Томас Хузер. Он возглавляет группу исследований биомолекулярной фотоники на физическом факультете. «Особенностью является то, что образцы не только иммобилизуются без подложки, но также их можно поворачивать и вращать.
Лазерный луч действует как протянутая рука для выполнения микроскопических небольших корректировок ».Физики Билефельда усовершенствовали процедуру для использования в флуоресцентной микроскопии сверхвысокого разрешения. Это считается ключевой технологией в биологии и биомедицине, потому что она предоставляет первый способ изучения биологических процессов в живых клетках в большом масштабе — то, что ранее было возможно только с помощью электронной микроскопии. Чтобы получить изображения с помощью таких микроскопов, исследователи добавляют флуоресцентные зонды к клеткам, которые они хотят изучить, и они затем загораются, когда на них направляется лазерный луч.
Затем можно использовать датчик для регистрации этого флуоресцентного излучения, чтобы исследователи могли даже получать трехмерные изображения клеток.В своем новом методе исследователи из Билефельда используют второй лазерный луч в качестве оптической ловушки, так что клетки плавают под микроскопом и могут перемещаться по желанию. «Лазерный луч очень интенсивен, но невидим невооруженным глазом, потому что он использует инфракрасный свет», — говорит Робин Дикманн, член Исследовательской группы биомолекулярной фотоники. «Когда этот лазерный луч направлен на клетку, внутри клетки развиваются силы, удерживающие ее в фокусе луча», — говорит Дикманн. Используя свой новый метод, физикам Билефельда удалось удерживать и вращать бактериальные клетки таким образом, чтобы они могли получать изображения клеток с нескольких сторон.
Благодаря вращению исследователи могут изучать трехмерную структуру ДНК с разрешением около 0,0001 миллиметра.Профессор Хузер и его команда хотят дополнительно модифицировать метод, чтобы он позволил им наблюдать взаимодействие между живыми клетками.
Тогда они смогут, например, изучить, как микробы проникают в клетки.