Die Untersuchung von Geweben, Zellen und Proteinen unter dem Mikroskop ist für die Vorbeugung und Behandlung von Krankheiten unerlässlich. Diese Forschung erfordert eine genaue Messung der Abmessungen dieser biologischen Strukturen. Wenn diese Exemplare jedoch durch ein optisches Mikroskop betrachtet werden, können sie manchmal flacher erscheinen als ihre wahre Form.

Forscher der Technischen Universität Delft haben nun erstmals nachgewiesen, dass diese Verformung nicht konstant ist, anders als viele Wissenschaftler vor Jahrzehnten angenommen haben. Hack, gepostet am VisuellBestätigt die Vorhersage des Nobelpreisträgers Stefan Helle aus den 1990er Jahren. Mithilfe eines Online-Berechnungstools und einer Software kann jetzt jeder Forscher die richtige Tiefe für eine biologische Probe bestimmen.

Abgeflachte Probe

Bei der Betrachtung biologischer Proben mit einem Mikroskop wird der Lichtstrahl gestört, wenn sich die Objektivlinse in einem anderen Medium befindet als die Probe. Betrachtet man beispielsweise eine Wasserprobe mit einer von Luft umgebenen Linse, werden Lichtstrahlen in der die Linse umgebenden Luft schärfer gebrochen als im Wasser. Diese Störung führt dazu, dass die in der Probe gemessene Tiefe kleiner ist als die tatsächliche Tiefe.

Dadurch erscheint die Probe abgeflacht. „Dieses Problem ist seit langem bekannt und seit den 1980er Jahren wurden Theorien entwickelt, um den Korrekturfaktor für die Tiefenbestimmung zu bestimmen. Alle diese Theorien gehen jedoch davon aus, dass dieser Faktor unabhängig von der Tiefe der Probe konstant ist. Dies geschah, obwohl der spätere Nobelpreisträger Stefan Helle in den 1990er Jahren darauf hinwies, dass diese Messung auf der Tiefe basieren könnte“, erklärt außerordentlicher Professor Jacob Hoogenboom.

Berechnungen, Experimente und Webtool

Sergei Loginov, ein ehemaliger Postdoktorand an der Technischen Universität Delft, hat durch Berechnungen und ein mathematisches Modell gezeigt, dass die Probe in der Nähe der Linse tatsächlich stärker flach erscheint als in der Ferne. Doktorand Dan Poltje und Postdoktorand Ernst van der Wee bestätigten später im Labor, dass der Korrekturfaktor von der Tiefe abhängt.

Van der Wee: „Wir haben unsere Ergebnisse in einem Web-Tool und einer Software zusammengestellt, die mit dem Artikel verfügbar ist. Mit diesen Tools kann jeder das genaue Korrekturmittel auswählen, das er ausprobieren möchte.

Auffälligkeiten und Krankheiten verstehen

„Unter anderem dank unseres Berechnungstools können wir nun ein Protein und seine umgebenden Regionen sehr präzise aus einem biologischen System herausschneiden, um die Struktur mithilfe der Elektronenmikroskopie zu bestimmen. Diese Art der Mikroskopie ist sehr komplex, zeitaufwendig und unglaublich teuer.“ Du siehst aus. Die richtige Struktur ist sehr wichtig.“

„Durch die genauere Identifizierung müssen wir viel weniger Zeit und Geld für Proben aufwenden, die das biologische Ziel verfehlen. Letztendlich können wir mehr Proteine ​​und ihre biologisch relevanten Strukturen untersuchen und die genaue Struktur eines Proteins in einem biologischen System bestimmen.“ ist letztendlich entscheidend für das Verständnis und die Kontrolle von Anomalien und Krankheiten.“

Über das Webtool

Im Webtoolkönnen Sie für Ihr Experiment relevante Details wie Brechungsindizes, Objektivöffnungswinkel und Wellenlänge des verwendeten Lichts eingeben. Das Tool zeigt dann die tiefenabhängige Skalierungsfaktorkurve an. Sie können diese Daten auch für Ihren eigenen Gebrauch exportieren. Darüber hinaus können Sie das Ergebnis mit dem Ergebnis jeder der vorhandenen Theorien grafisch darstellen.

Referenz: „Tiefenabhängige axiale Odometrie in der optischen Mikroskopie“ von EB van der Wee, SV Loginov, MNF Hensgens, DB Boltje und JP Hoogenboom, 19. April 2024, Visuell.
doi: 10.1364/OPTICA.520595