Nieinwazyjne obserwacje próbek. Nowe podejście do badań?
Zespół naukowców QCI Lab działający na Wydziale Mechatroniki Politechniki Warszawskiej zrealizował innowacyjny projekt badawczy INHOLO, którego celem było udoskonalenie metod poosiowej mikroskopii holograficznej. Przeprowadzone prace mają istotne znaczenie dla rozwoju nowoczesnych technik obrazowania, szczególnie w biologii i biomedycynie, gdzie precyzyjne i nieinwazyjne obserwacje próbek są kluczowe dla badań i przyszłej diagnostyki.
W ramach projektu naukowcy skupili się na ilościowej mikroskopii fazowej (QPI), która umożliwia obrazowanie przezroczystych obiektów, takich jak komórki czy cienkie tkanki, bez konieczności ich barwienia. To duża zaleta, ponieważ pozwala obserwować próbki w stanie możliwie najbardziej zbliżonym do naturalnego. Zespół porównał dwie techniki poosiowej mikroskopii QPI: cyfrową mikroskopię holograficzną in-line (DIHM) oraz metodę opartą na równaniu transportu intensywności (TIE), analizując ich mocne strony i ograniczenia.
Badania koncentrowały się na rozwiązaniu kluczowych problemów obu metod. W przypadku DIHM wyzwaniem było dokładne odtwarzanie wolnozmiennych informacji fazowych obrazu, natomiast metoda TIE okazała się szczególnie wrażliwa na zakłócenia i szum pomiarowy. Analiza porównawcza pozwoliła lepiej zrozumieć, w jakich warunkach każda z technik sprawdza się najlepiej oraz jak można zwiększyć ich użyteczność w praktyce.
Uzyskane obrazy charakteryzują się wysoką jakością
Istotnym rezultatem projektu było opracowanie nowego algorytmu dla techniki DIHM, który znacząco ogranicza wpływ szumu. Dzięki temu możliwe stało się obrazowanie komórek przy bardzo niskich natężeniach światła. Ma to duże znaczenie praktyczne, ponieważ delikatne próbki biologiczne nie są narażone na uszkodzenia ani stres świetlny, a sam pomiar w mniejszym stopniu wpływa na obserwowane procesy. W kolejnym etapie badań naukowcy sprawdzili możliwość łączenia różnych metod obrazowania. Analizy wykazały, że szczególnie obiecujące rezultaty daje połączenie metody FPM, zapewniającej bardzo wysoką rozdzielczość i duże pole widzenia, z techniką TIE, wrażliwą na subtelne zmiany fazy. Uzyskane w ten sposób obrazy charakteryzują się zarówno wysoką jakością szczegółów, jak i dobrą czytelnością struktur o niewielkich różnicach optycznych.
Wyniki badań mają wyraźny potencjał praktyczny. Udoskonalone techniki mikroskopii fazowej mogą w przyszłości przyczynić się do rozwoju szybszych, bardziej powtarzalnych i mniej inwazyjnych metod diagnostycznych. Oznacza to realną szansę na dokładniejsze badania biologiczne i biomedyczne, a w dalszej perspektywie – na nowe narzędzia wspierające diagnostykę i monitorowanie stanu zdrowia bez konieczności skomplikowanego przygotowania próbek.
Źródło: Politechnika Warszawska
Czytaj też: Nadmierne spożywanie alkoholu może powodować uszkodzenia jelit
Grafika tytułowa: Yassine Khalfalli / Unsplash
