東京大學的研究人員 Kohki Horie、Keiichiro Toda、Takuma Nakamura 和 Takuro Ideguchi 發明了一種顯微鏡，可以檢測比標準儀器寬十四倍的強度範圍的信號。該系統還可以無標籤運行。這意味著不需要添加染料。這種溫和的方法可以在長期成像過程中保持細胞完整。這對於製藥和生物技術行業的測試和質量控制很有用。該研究出現在 自然交流–
自 16 世紀以來，顯微鏡推動了科學進步，但重大改進往往需要更專業的設備。隨著技術變得更加先進，他們也面臨著衡量能力的權衡。定量相位顯微鏡 (QPM) 使用前向散射光對微觀結構進行成像。 （在這項研究中，尺寸超過 100 納米），這使得它對於拍攝複雜細胞特徵的靜態圖像非常有用。然而，QPM 無法檢測非常小的顆粒。干涉散射顯微鏡 (iSCAT) 的工作原理不同，它捕獲反向散射光，可以檢測小至單個蛋白質的結構。雖然iSCAT可以讓研究人員“跟踪”單個粒子並觀察細胞內的快速變化，但它仍然缺乏QPM更廣闊的視角。
同時捕獲兩個方向的光
“我想使用非侵入性方法了解活細胞內的動態過程，”第一作者之一的堀江說。
受這一目標的啟發，該團隊研究了同時收集兩個方向的光線是否可以彌合差距，並在單個圖像中揭示各種尺寸和運動的活動。探索這個想法並確認他們的顯微鏡按預期工作。他們觀察了細胞在凋亡過程中的行為。在一項實驗中，他們捕獲的圖像包含來自向前和向後移動的光的信息。
重疊信號的分離
“我們面臨的最大挑戰，”另一位第一作者戶田解釋道。 “從單個圖像中清楚地分離出兩種類型的信號。同時保持低噪聲並避免這些信號之間的混淆。”
研究人員通過比較光的前向和後向散射模式，成功地識別了大細胞結構（微米）和小得多的顆粒（納米）的運動。他們能夠估計每個顆粒的大小及其折射率。它描述了光穿過材料時彎曲或散射的強度。
小顆粒的未來應用
“我們計劃研究更小的顆粒，”戶田說，他想到了外泌體和病毒等未來的研究。並估計不同樣品的尺寸和折射率。我們還想揭示活細胞如何通過控制它們的狀態走向死亡，並用其他技術仔細檢查我們的結果。 ”
