Nieuwe methode maakt gebruik van geluid om levendig in levende cellen te zien

Anonim

Nieuwe methode maakt gebruik van geluid om levendig in levende cellen te zien

Wetenschap

Lynda Delacey

25 december 2016

Een nieuwe ultrasone techniek op nanoschaal voor de weergave van levende cellen zou kunnen wedijveren met de optische superresolutietechnieken die de Nobelprijs voor chemie van 2014 hebben gewonnen. (Credit: University of Nottingham)

Onderzoekers van de University of Nottingham (UN) hebben een baanbrekende techniek ontwikkeld die gebruik maakt van geluid in plaats van licht om binnenin levende cellen te zien. De nieuwe techniek biedt inzicht in de structuur en het gedrag van cellen die kunnen wedijveren met de optische superresolutietechnieken die de Nobelprijs voor chemie van 2014 hebben gewonnen.

De nieuwe suboptische fonon (geluids) beeldvormingstechniek van het Britse team maakt gebruik van kortere dan optische golflengten van geluid, die niet de potentieel schadelijke, krachtige energiebelasting dragen die inherent is aan licht. De nieuwe vorm van suboptische fonon (geluids) beeldvorming biedt onschatbare informatie over de interne werking van levende cellen, weergegeven op een schaal en een detailniveau dat nog nooit eerder is bereikt volgens de VN.

"Mensen zijn het meest vertrouwd met echografie als een manier om in het lichaam te kijken - in de eenvoudigste bewoordingen hebben we het zodanig ontworpen dat het in een individuele cel kan kijken, " zei onderzoeker professor Matt Clark. "Nottingham is momenteel de enige plaats ter wereld met deze mogelijkheid. "

Conventionele optische microscopie, die gebruik maakt van licht om binnenin cellen te zien, heeft beperkingen. Dit komt omdat de grootte van het kleinste object dat u kunt zien, wordt beperkt door de grootte van de golflengte van het licht.

Voor biologische monsters kan de golflengte niet korter zijn dan het blauwlicht-uiteinde van het spectrum, omdat blauw licht de kortste bruikbare golflengte heeft voordat er kans is op beschadiging van cellen. (En zelfs dit stukje conventionele wijsheid - dat blauwe licht is veilig voor levend weefsel - is het onderwerp van discussie op dit moment.)

Het risico op schade wordt veroorzaakt door het feit dat lichtgolven meer energie afgeven naarmate de lichtgolf korter wordt.

Lichtgolven die zelfs korter zijn dan blauw licht bewegen naar het ultraviolette uiteinde van het spectrum. De energie die wordt gedragen door de fotonen die ultraviolet licht vormen, is zo hoog dat het de cellen kan beschadigen door de banden te vernietigen die de biologische moleculen bij elkaar houden.

Zelfs optische beeldvorming met superresolutie heeft beperkingen, omdat de fluorescerende kleurstoffen die het vereist vaak giftig zijn en de techniek enorme hoeveelheden licht en tijd vereist voor het waarnemen en reconstrueren van een beeld - wat ook schadelijk is voor cellen.

Anders dan licht, produceren geluidsgolven geen schadelijke energie. Dit betekent dat de Britse onderzoekers kleinere golflengten kunnen gebruiken en kleinere dingen bij hogere resoluties kunnen zien, zonder de celbiologie te beschadigen.

Dit komt tegemoet aan een dringende behoefte om belangrijke mechanische en structurele informatie in levende cellen te bestuderen die tot nu toe buiten het bereik van conventionele microscopen lag. De techniek vereist geen extra vlekken of chemische middelen om afbeeldingen van de celstructuur te maken.

"Fantastisch is dat echografie in de cellen, net als echografie op het lichaam, geen schade veroorzaakt en geen giftige chemicaliën vereist om te werken", voegt Professor Clark eraan toe. "Hierdoor kunnen we binnencellen zien die op een dag in het lichaam kunnen worden teruggezet, bijvoorbeeld als stamceltransplantaties. "

U kunt meer over de techniek lezen in het wetenschappelijke tijdschrift Reports .

Bron: Universiteit van Nottingham

Een nieuwe ultrasone techniek op nanoschaal voor de weergave van levende cellen zou kunnen wedijveren met de optische superresolutietechnieken die de Nobelprijs voor chemie van 2014 wonnen. (Credit: University of Nottingham)