เทคนิค HOT สร้างภาพ 3 มิติของโครงสร้างทางชีวภาพที่ชัดเจน

เทคนิค HOT สร้างภาพ 3 มิติของโครงสร้างทางชีวภาพที่ชัดเจน

ทีมทำงานร่วมกันจากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐโคโลราโดและมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ที่ ได้พัฒนากล้องจุลทรรศน์แบบไม่เชิงเส้นชนิดใหม่ที่เรียกว่าการตรวจเอกซเรย์ด้วยแสงฮาร์มอนิก (HOT) ซึ่งสามารถสร้างภาพ 3 มิติของเนื้อเยื่อชีวภาพได้ภายในไม่กี่นาที เทคนิคกล้องจุลทรรศน์แบบไม่เชิงเส้นมีประโยชน์หลายประการเหนือการใช้กล้องจุลทรรศน์แบบเดิม 

เนื่องจาก

สามารถถ่ายภาพได้ลึกเข้าไปในตัวอย่าง และสามารถเห็นภาพลักษณะทางชีววิทยาหลายอย่างโดยไม่ต้องใช้สีย้อมหรือเครื่องหมาย กล้องจุลทรรศน์แบบไม่เชิงเส้นประเภทหนึ่ง กล้องจุลทรรศน์รุ่นฮาร์มอนิกที่สอง  นั้นดีเป็นพิเศษในการถ่ายภาพโมเลกุลที่จัดเรียงเป็นเส้นใย เช่น คอลลาเจนหรือเส้นใยกล้ามเนื้อ

ทีมงานซึ่งเชี่ยวชาญในการผลิตภาพโฮโลแกรมของตัวอย่างทางชีววิทยาได้รวมความเชี่ยวชาญนี้เข้ากับกล้องจุลทรรศน์รุ่นฮาร์มอนิกที่สองเพื่อผลิตกล้องจุลทรรศน์ HOT ทำกล้องจุลทรรศน์นักวิจัยเริ่มต้นด้วยการพัฒนาแบบจำลองทางทฤษฎีที่อธิบายวิธีการสร้างภาพตัวอย่าง ในขณะที่สร้างโมเดลเหล่านี้ 

พวกเขาพบว่าการใช้แสงเลเซอร์ที่ไม่อยู่ในโฟกัสจะให้ความสามารถพิเศษสำหรับการถ่ายภาพ 3 มิติอย่างแท้จริง จากนั้นพวกเขาก็สร้างกล้องจุลทรรศน์ที่สามารถใช้แบบจำลองเหล่านี้เพื่อถ่ายภาพตัวอย่างได้ สิ่งสำคัญสำหรับการพัฒนากล้องจุลทรรศน์นี้คือเลเซอร์กำลังสูงที่สร้างขึ้นเอง 

ซึ่งต่อมาได้รวมเข้ากับกล้องจุลทรรศน์โฮโลแกรมแบบกำหนดเอง เพื่อให้บรรลุเงื่อนไขการส่องสว่างเฉพาะเพื่อสร้างสัญญาณการสร้างฮาร์มอนิกที่สองที่จำเป็น นักวิจัยใช้แสงที่ไม่ได้โฟกัส สิ่งนี้ยังช่วยให้ฟิลด์ตัวอย่างสว่างขึ้นได้ตลอดเวลา ทีมทดสอบกล้องจุลทรรศน์บนเส้นใยในตัวอย่างกล้ามเนื้อ

โครงร่าง กล้องจุลทรรศน์รุ่นฮาร์โมนิกที่สองแบบไวด์ฟิลด์เพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอที่จะสร้างข้อมูลคุณภาพสูง เนื่องจากภาพได้รับความเสียหายจากแสงที่ไม่อยู่ในโฟกัสและดูพร่ามัว อย่างไรก็ตาม กล้องจุลทรรศน์ HOT ใช้อัลกอริธึมการคำนวณเพื่อสร้างภาพใหม่เพื่อลบแสงที่เล็ดลอดออกไป

และสร้างภาพ

ที่ปราศจากสิ่งประดิษฐ์ที่ชัดเจน การสร้างใหม่ HOT เผยให้เห็นโครงสร้างเส้นใยที่โดดเด่นของไมโอซิน

ภาพที่เร็วขึ้นและดีขึ้น โดยทั่วไปแล้ว การสร้างภาพ 3 มิติประเภทนี้ต้องใช้เทคนิคการสแกนด้วยเลเซอร์ที่กวาดผ่านตัวอย่างพิกเซลต่อพิกเซลเพื่อสร้างภาพ 2 มิติ ภาพเหล่านี้จะถูกซ้อนกันเพื่อสร้างภาพ 3 มิติ 

กล้องจุลทรรศน์ HOT ยังคงเก็บภาพ 2 มิติ แต่ไม่จำกัดเฉพาะการสแกนแบบพิกเซลต่อพิกเซล ซึ่งหมายความว่า HOT จะเร็วกว่าวิธีดั้งเดิมอย่างมาก เช่นเดียวกับการประหยัดเวลา ทำให้เทคนิคนี้มีความเสี่ยงน้อยลงต่อการสั่นสะเทือนที่ไม่ต้องการและการเบี่ยงเบนตามธรรมชาติของโฟกัส

ของกล้องจุลทรรศน์กล้องจุลทรรศน์ประเภทนี้สามารถใช้ถ่ายภาพลักษณะทางชีวภาพที่หลากหลาย และมีความไวต่อการวางแนวของเส้นใยภายในตัวอย่าง สิ่งนี้อาจเป็นประโยชน์อย่างยิ่งต่อการสร้างภาพคอลลาเจนในเนื้องอก เช่น การวางแนวของเส้นใยสามารถบ่งชี้ถึงการพยากรณ์โรค ผู้เขียนอาวุโสกล่าวว่า

สมการความวุ่นวายอาจแม่นยำในการทำนายผลกระทบของการสร้างอาวุธมากกว่านักวิเคราะห์นโยบาย รัฐบาลมักจะกังวลเมื่อเพื่อนบ้านเริ่มสะสมอาวุธ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเป็นอาวุธที่มีอานุภาพทำลายล้างสูง อย่างไรก็ตาม เมื่อทั้งสองฝ่ายมีส่วนร่วมในการแข่งขันด้านอาวุธ ความตึงเครียดก็เพิ่มขึ้น 

และการตัดสินที่ผิดพลาดเล็กน้อยในการประเมินสถานการณ์อาจนำโลกไปสู่ความพินาศ เช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นกับวิกฤตการณ์ขีปนาวุธคิวบา จากมหาวิทยาลัย Chuo ในโตเกียว เชื่อว่าพวกเขามีแบบจำลองที่สามารถประเมินคุณค่าของการแข่งขันทางอาวุธได้อย่างแม่นยำ 

ในช่วงต้นทศวรรษ 1960 ลอยด์ ริชาร์ดสันได้พัฒนาแบบจำลองแบบไดนามิกเพื่อคาดการณ์การปะทุของสงคราม เขาเชื่อว่ามีสามกระบวนการที่ประเทศตอบสนอง: ภัยคุกคามจากภายนอก (ศัตรู) ปัจจัยความเหนื่อยล้า (ค่าใช้จ่ายทางทหารของประชาชน) และปัจจัยความคับข้องใจ 

(ความเป็นปรปักษ์และเหตุผลในการเข้าสู่สงคราม) แบบจำลองของเขาเสนอว่ามีเพียงสองผลลัพธ์ที่เป็นไปได้ในระหว่างการแข่งขันทางอาวุธ: การล้มละลายหรือสงคราม อย่างไรก็ตาม นักวิจัยคนอื่นๆ แนะนำว่า มีระดับที่สามารถคาดเดาได้ว่าทั้งสองฝ่ายจะทำสงครามกันหรือไม่ ตัวอย่างเช่น ในบางกรณี 

ประเทศต่างๆ 

เข้าสู่ภาวะสงครามแล้วถอยกลับ ซึ่งเป็นสถานการณ์ที่ไม่ได้กล่าวถึงในแบบจำลองของริชาร์ดสัน ปรับสมการของเขาเพื่อรวมตัวแปรอลวน พวกเขาเชื่อว่ามีปัจจัยสามประการที่ส่งผลต่อผลลัพธ์: ความเป็นปฏิปักษ์ส่วนตัวอาจส่งเสริมอาวุธยุทโธปกรณ์ เช่น เยอรมนีหลังสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง; 

การยับยั้งจะยับยั้งการเติบโตของการแข่งขันทางอาวุธ และขนาดอาวุธยุทโธปกรณ์ที่แตกต่างกันมากระหว่างประเทศสามารถกระตุ้นให้เกิดการกระทำที่ไร้เหตุผลโดยบางรัฐ นอกจากนี้ยังเน้นย้ำว่าการตอบสนองช้าต่อวิกฤตการณ์ระหว่างประเทศทำให้เกิดการตอบสนองที่วุ่นวายและอันตรายมากขึ้นอย่างไร 

ผู้เขียนกล่าวว่าสิ่งนี้ดีกว่าในการทำนายโลกแห่งความจริง ประเทศเล็กๆ ที่โดดเดี่ยวในระดับนานาชาติ เช่น เซอร์เบีย ดำเนินการที่อันตรายกว่าซึ่งอาจนำไปสู่สงคราม “ผู้ตรวจสอบส่วนใหญ่ดูในรูปแบบ 2 มิติ ไม่ใช่ 3 มิติ” “การใช้เทคนิคนี้ เราสามารถใช้การวางแนวของเส้นใยคอลลาเจนในการรายงาน

ความก้าวร้าวของมะเร็ง”ซึ่งเป็นห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ของอนุภาคของยุโรปในเจนีวา การทดสอบโดยพื้นฐานแล้วเป็นการเปรียบเทียบความน่าจะเป็น ที่เป็นกลางจะแปลงร่างในทางกลับกัน คาออนที่เป็นกลางคือสภาวะที่ผูกพันของดาวน์ควาร์กและแอนตี้สเตรนจ์ควาร์ก และมีเลขควอนตัมความแปลก

credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์