Biologie

Superdünne Smart Glass Bends ohne zu brechen, um die Mikroskope zu verbessern

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Forscher der Universität Modena und Reggio Emilia sowie der Technischen Universität Delft haben ein "Plug-and-Play" -Gerät entwickelt, das leicht zu Mikroskopen hinzugefügt werden kann, um die Sicht zu verbessern.

Es wird als adaptive Optikkorrektur bezeichnet, die jedem kommerziellen optischen Mikroskop hinzugefügt werden kann.

Dies ist ein bedeutender Fortschritt in der Biologie, da die Qualität der mit einem Mikroskop betrachteten Bilder viel höher ist, was äußerst komplex zu implementieren war.

Ihre Studie wurde in der Zeitschrift the Optische Gesellschaft.

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"Durch die Verbesserung der Technologie, die dem Leben zur Verfügung steht, können Wissenschaftler unser Verständnis der Biologie verbessern, was wiederum zu besseren Medikamenten und Therapien für Ärzte führen wird", sagte Paolo Pozzi, Leiter des Forschungsteams von der Universität Modena und Reggio Emilia in Italien .

Das Team entwickelte die Technologie für verschiedene Zwecke.

"Mit diesem Ansatz können fortschrittliche optische Techniken wie die Multiphotonenmikroskopie in lebenden Organismen tiefer unter der Oberfläche des Gehirns abgebildet werden", sagte Stefano Bonora, Gruppenleiter am CNR-Institut für Photonik und Nanotechnologie, der ebenfalls an dem Projekt arbeitete.

"Wir freuen uns darauf zu sehen, wie es auch in anderen Systemen implementiert werden kann, beispielsweise in Lichtblattmikroskopen, hochauflösenden Systemen oder sogar einfachen Epifluoreszenzmikroskopen."

Adaptive Optiken sind nützlich, um optische Verzerrungen zu korrigieren, die für die Abbildung durch dickes Gewebe typisch sind. Um diesem Problem nicht zu begegnen, ist normalerweise ein speziell angefertigtes Mikroskop erforderlich, das einen verformbaren Spiegel enthält.

Dies ist jedoch nicht immer einfach und erfordert Zeit. "Die Aufnahme eines verformbaren Spiegels in ein vorhandenes Mikroskop ist nahezu unmöglich, und es ist noch kein kommerzielles adaptives Mikroskop auf dem Markt erhältlich", sagte Pozzi.

"Dies bedeutet, dass die einzige Möglichkeit für einen Biowissenschaftler, adaptive Optik zu verwenden, darin besteht, das gesamte Mikroskop von Grund auf neu zu bauen. Dies ist für die meisten Labors der Biowissenschaften zu schwierig und zeitaufwändig."

Daher der Wunsch des Teams, eine Lösung für das Problem zu finden.

Das Team hat ein Stück Glas geschaffen, das so dünn ist, dass es biegbar ist. Die Linse besteht aus einem scheibenförmigen Glasbehälter, der mit transparenter Flüssigkeit gefüllt ist. Dann wirkt ein Satz von 18 mechanischen Aktuatoren auf den Glasfelgen, die von einem Computer gesteuert werden, so, dass das Glas wie gewünscht geformt und gebogen wird.

Das Team verwendete dann einen Algorithmus zur Steuerung dieser Aktuatoren. "Eine effiziente optische Korrektur wurde durch den DONE-Algorithmus (Datenbank online nichtlinearer Extremum-Sucher) ermöglicht, eine sehr elegante Lösung, die auf Prinzipien des maschinellen Lernens basiert, die wir zuvor an der TU Delft entwickelt haben. "sagte Pozzi.

Eine gute Nachricht ist, dass diese Technologie in jedes kommerzielle Mikroskop eingebaut werden kann und das Bild dann auf einem Bildschirm angezeigt wird.

Pozzi ist begeistert, dass ihr Gerät in großem Umfang eingesetzt werden kann: Unser neues Gerät könnte auch in anderen Bereichen eingesetzt werden, beispielsweise in der Freiraumoptik, wo es die Datenverbindungsraten erhöhen und Datenverbindungen zu abgelegenen und isolierten Gebieten herstellen könnte. "


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