Mikroskop baru dapat mengambil gambar sel 3D saat bekerja di lingkungan alami

Untuk mengamati sel hidup melalui mikroskop, sampel biasanya diperas ke kaca objek. Ia kemudian berbaring di sana dengan tenang dan sel-selnya dapat diamati. Kerugiannya adalah ini membatasi perilaku sel dan hanya menghasilkan gambar dua dimensi.

Peneliti dari UiT Universitas Arktik Norwegia dan Rumah Sakit Universitas Norwegia Utara (UNN) kini telah mengembangkan apa yang mereka sebut sebagai mikroskop generasi berikutnya. Teknologi baru ini dapat mengambil gambar sampel yang jauh lebih besar dari sebelumnya, sambil tinggal dan bekerja di lingkungan yang lebih alami.

Sebuah perkembangan besar

Teknologi tersebut menyediakan gambar 3D di mana peneliti dapat mempelajari detail terkecil dari beberapa sudut, jelas dan terlihat, diurutkan ke dalam lapisan yang berbeda dan semua lapisan menjadi fokus.

Mikroskop 3D memang sudah ada, tetapi bekerja lambat dan memberikan hasil yang lebih buruk. Jenis yang paling umum bekerja dengan merekam piksel demi piksel secara seri, yang kemudian dirangkai menjadi gambar 3D. Ini membutuhkan waktu dan seringkali mereka tidak dapat menangani lebih dari 1-5 tembakan per menit. Ini sangat tidak praktis jika Anda akan memotret sesuatu yang bergerak.

“Dengan teknologi kami, kami dapat mengelola sekitar 100 bingkai penuh per detik. Dan kami yakin jumlah ini dapat ditingkatkan. Inilah yang telah kami tunjukkan dengan prototipe kami,” kata Florian Ströhl, peneliti di UiT.

Mikroskop baru adalah apa yang disebut mikroskop multifokus, yang memberikan gambar yang sangat jelas, disortir ke dalam lapisan yang berbeda, di mana Anda dapat mempelajari sel dari semua sudut.

“Ini masalah besar. Fakta bahwa kami berhasil mendapatkan semua ini dalam sekali pengambilan, ini adalah perkembangan yang sangat besar,” kata Ströhl.

Dapat melihat di balik benda

Ströhl menjelaskan bahwa kita tidak berbicara tentang 3D dalam bentuk yang sebagian besar dari kita mengetahuinya. Sementara dalam gambar 3D tradisional Anda akan dapat merasakan kedalaman tertentu, dengan teknologi baru Anda juga dapat melihat di balik objek.

Ströhl menggunakan contoh di mana Anda melihat pemandangan hutan dalam 3D di bioskop.

“Dalam gambar 3D normal, Anda dapat melihat bahwa hutan memiliki kedalaman, beberapa daun dan pohon lebih dekat dari yang lain. Dengan teknologi yang sama yang digunakan dalam mikroskop 3D baru kami, Anda juga dapat melihat harimau bersembunyi di balik semak-semak . Anda dapat melihat dan mempelajari beberapa lapisan secara mandiri,” kata Ströhl.

Sekarang Anda tidak menggunakan mikroskop untuk mencari harimau di hutan, tetapi bagi para peneliti ini bisa menjadi alat penting saat mencari jawaban dalam detail terkecil.

Mempelajari sel-sel jantung—saat mereka berdenyut

Ströhl telah berkolaborasi dengan peneliti dan dokter dari Rumah Sakit Universitas Norwegia Utara (UNN) dalam pengembangan teknologi ini.

Antara lain, mereka bekerja untuk memahami dan mengembangkan metode pengobatan yang lebih baik untuk berbagai penyakit jantung.

Mempelajari hati manusia yang hidup itu menantang, baik karena alasan teknis maupun alasan etis. Dengan demikian, para peneliti telah menggunakan sel punca yang dimanipulasi sehingga meniru sel jantung. Dengan cara ini, mereka dapat menumbuhkan jaringan organik yang berperilaku seperti jantung manusia, dan mereka dapat mempelajari dan menguji jaringan ini untuk lebih memahami apa yang terjadi.

Jaringan ini hampir seperti gumpalan kecil daging hidup, berukuran sekitar 1 cm. Hal ini membuat situasi pengujian menjadi sangat berat, di mana sel-sel jantung berdetak dan terus bergerak sepanjang itu fakta bahwa sampelnya terlalu besar untuk dipelajari dengan mikroskop tradisional. Mikroskop baru menangani ini dengan baik.

“Anda memiliki gumpalan daging yang dipompa dalam mangkuk, yang ingin Anda ambil gambarnya dengan mikroskop. Anda ingin melihat bagian terkecil dari ini, dan Anda ingin resolusi super tinggi. Kami telah mencapai ini dengan mikroskop baru,” kata Ströhl.

Divisi Formula 1

Kenneth Bowitz Larsen mengepalai laboratorium besar dengan mikroskop canggih yang digunakan oleh semua kelompok penelitian di Fakultas Kesehatan UiT. Dia telah menguji mikroskop baru ini, dan optimis.

“Konsepnya brilian, mikroskop yang mereka buat melakukan hal-hal yang tidak dilakukan oleh sistem komersial,” jelas Larsen. Laboratorium yang dipimpinnya terutama menggunakan mikroskop komersial dari pemasok seperti Zeiss, Nikon, dll.

“Kemudian kami juga berkolaborasi dengan kelompok penelitian seperti yang diwakili oleh Florian Ströhl. Mereka membangun mikroskop dan menguji konsep optik, mereka seperti pembagian rumus 1 mikroskop,” kata Larsen. Larsen sangat percaya pada mikroskop baru yang dimiliki Ströhl dibuat.

Mikroskop komersial harus dapat digunakan untuk semua jenis sampel yang mungkin, sedangkan mikroskop yang dikembangkan Ströhl lebih disesuaikan untuk tugas tertentu.

“Ini sangat fotosensitif, dan dapat menggambarkan spesimen dalam berbagai fokus. Ini dapat menembus sampel dan Anda dapat melihat tinggi dan rendah. Dan itu terjadi begitu cepat sehingga secara praktis dapat dilihat secara real time. Ini adalah sebuah mikroskop yang sangat cepat,” kata Larsen.

Menurut Larsen, tes sejauh ini menunjukkan bahwa ini bekerja dengan baik, dan dia yakin mikroskop jenis ini pada akhirnya dapat digunakan pada semua jenis sampel di mana Anda melihat makhluk hidup yang bergerak.

Ia juga melihat keunggulan lain dengan kecepatan mikroskop ini.

“Cahaya terang tidak baik untuk sel. Karena mikroskop ini sangat cepat, ia memaparkan sel pada pencahayaan yang jauh lebih pendek dan karena itu lebih lembut,” jelasnya.

Teknologi ini dipatenkan

Prototipe mikroskop bekerja dan beroperasi. Para peneliti saat ini sedang bekerja untuk membuat versi terbaru yang lebih mudah digunakan, sehingga lebih banyak orang dapat mengoperasikan dan menggunakan mikroskop.

Para peneliti juga telah mengajukan paten dan juga mencari mitra industri yang akan mengembangkannya menjadi mikroskop yang akan tersedia untuk dijual.

Sementara itu, prototipe akan tersedia untuk mitra lokal yang dapat memanfaatkan teknologi baru tersebut.

“Kami juga akan menawarkannya kepada orang lain di Norwegia, jika mereka memiliki sampel yang sangat menuntut yang ingin mereka periksa,” kata Ströhl.

Penelitian ini dipublikasikan di Optik.