مشاهده ساختارهای نانومقیاس با استفاده از میکروسکوپ انبساطی + فیلم

دانشمندان یک روش جدید تصویربرداری از فضای داخلی سلول‌ها با وضوح فوق‌العاده طراحی کرده‌اند که بر بزرگ نمایی فیزیکی به جای نوری متکی است. با استفاه از این روش ضریب انبساط افزایش می‌یابد و می‌توان بسیاری از بافت‌ها را به صورت سه‌بعدی مشاهده کرد.

محققان دانشگاه کارنگی مِلون، دانشگاه پیتسبورگ و دانشگاه براون در آمریکا به‌تازگی مقاله‌ای در مجله زیست‌فناوری طبیعت (Nature Biotechnology) منتشر کرده‌اند و در آن توضیح داده‌اند که مگنیفای (Magnify)، ابزاری قدرتمند و در دسترس در زمینه زیست‌فناوری است.

آزمایشگاه بیوفوتونیک این تیم پژوهشی در زمینه تصویربرداری با وضوح فوق‌العاده از نمونه‌های بیولوژیکی از طریق نمونه‌های در حال گسترش فیزیکی در فرایندی به نام میکروسکوپ انبساطی پیشرو است. بیوفوتونیک یک دانش میان‌رشته‌ای است که از فناوری‌های مبتنی بر نور در پزشکی و علوم زیستی بهره می‌برد.

مَگنیفای (Magnify) نوعی میکروسکوپ انبساطی است که این امکان را برای محققان فراهم می‌کند از فرمول هیدروژل جدید تیم پژوهشی یادشده استفاده کنند. این میکروسکوپ انبساطی طیفی از مولکول‌های زیستی را حفظ می‌کند، برای انواع بافت‌ها کاربرد دارد و ضریب انبساط خطی را تا ۱۱ برابر افزایش می‌دهد.

هیدروژل (آبژل) یک ساختار سه بعدی از زنجیرهای پلیمری هیدرولیکی است که توسط پیوندهای عرضی نگه داشته می‌شود.

انبساط خطی به معنای تغییر در یک بعد (طول) در مقابل تغییر حجم (انبساط حجمی) است.

در این روش، نمونه‌ها در یک هیدروژل قرار می‌گیرند که به صورت همگن منبسط می‌شود و فاصله بین مولکول‌ها را افزایش می‌دهد و در نتیجه می‌توان آن‌ها را با وضوح بیشتری مشاهده کرد. با استفاده از این روش، ساختارهای زیستی در نانومقیاس که قبلاً فقط با استفاده از روش‌های تصویربرداری با وضوح بالا و گران‌قیمت مشاهده‌شدنی بودند، با ابزارهای میکروسکوپی استاندارد نیز دیده می‌شوند.

در این روش، مولکول‌های زیستی بافت از جمله پروتئین‌ها، تکه‌های هسته و کربوهیدرات‌ها در نمونه منبسط‌شده حفظ می‌شوند. دست‌نخورده نگه‌داشتن اجزای زیستی مختلف اهمیت دارد؛ زیرا این مولکول‌ها حاوی اطلاعاتی ارزشمند برای محققان هستند. در روش‌های قبلی بسیاری از مولکول‌های زیستی مختلف که بافت‌ها را در کنار هم نگه‌ می‌داشتند، حذف می‌شدند.

به گفته محققان بیشتر روش‌های میکروسکوپ انبساطی برای بررسی بافت مغز مناسب است در صورتی که می‌توان از این روش برای بررسی نمونه بافت تومورهای اندام‌های مختلف انسان از جمله مغز، سینه و روده بزرگ بدون آسیب‌رساندن به مولکول‌های بافت‌ها استفاده کرد.