Vid första ögonkastet, ett par prisbelönta bilder skapade av University of Southampton doktorandforskare Catarina Moura verkar ha ett säsongstema. Men titta närmare och du kommer att se att komponenterna i bilderna (eller mikrograferna) av ett julgran och säsongskrans faktiskt består av stamceller som skapats med innovativa laserbaserade bildtekniker som används som en del av ett forskningsprogram för regenerativ medicin i Southampton.

De gröna cirkulära föremålen på bilderna är kollagenceller och de röda "prickarna" är fettceller, båda extraherade från mänsklig benmärg som Catarina har färgförbättrat elektroniskt för att få fram sina detaljer. I vanliga fall, kollagencellerna som visas gröna på Catarinas träd och kransbilder skulle vara blåare i färgen men, hon säger, fettcellerna kommer säkert att se röda ut med de lasrar som används. "Jag har valt grönt för kollagenfibrerna i mina bilder, för när du använder märkningstekniken använder du vanligtvis en fläck som fluorescerar som grön och, eftersom en forskare vanligtvis skulle relatera till den gröna färgen när man tittar på märkta kollagenfibrer, Jag bestämde mig för att använda samma färg och skapa något festligare samtidigt, säger Catarina.

Arbetar med skelettbiologer vid Southampton General Hospital, Catarina undersöker nya optiska tekniker för att övervaka utvecklingen av cellerna, används i nya metoder för regenerativ medicin - i det här fallet att skapa och odla brosk från mänskliga stamceller. Hennes doktorsexamen är inriktad på att utveckla en ny etikettfri bildmetod för att bedöma mänskliga stamceller och skelettregenerering icke-destruktivt och icke-invasivt.

"Jag arbetar med professor Richard Oreffo och Dr Rahul Tare från universitetets centrum för mänsklig utveckling, Stamceller och regenerering som försöker skapa och odla brosk i labbet med hjälp av patientens egna (autologa) stamceller för att sedan implanteras tillbaka i patienten om de har ett broskdefekt, "förklarar hon." Min del av projektet är att utveckla och använda tekniker för att underlätta övervakningen av cellernas utveckling till brosk i realtid, vilket är viktigt för att veta om och när du kan använda det för patienten. Om det lyckas, Du kan använda samma brosk för att skapa den nya vävnaden så det är mycket viktigt för oss att få övervakningen rätt. "

Traditionell teknik innebär att märka eller injicera cellerna med fläckar eller fluoroforer - fluorescerande föreningar som "lyser" när de utsätts för ljus - för att upptäcka deras invecklade strukturer. Under ledning av sin doktorandhandledare, Southamptons Sumeet Mahajan, Professor i molekylär biofotonik och bildbehandling i kemi och Institute for Life Sciences (IfLS), Catarina använder ultrasnabba lasrar för att uppnå samma effekt men på ett mindre invasivt sätt.

"Traditionella tekniker för att upptäcka om brosket utvecklas kan vara störande och i många fall, destruktiv, "Catarina förklarar." Vår process har inte använts tidigare. Vad vi försöker göra är att introducera till biologitekniker som normalt används inom kemi eller fysik, med hjälp av inneboende kemiska eller strukturella egenskaper hos de mänskliga stamcellerna. För närvarande för validering behöver vi fortfarande göra standardövningarna tillsammans med våra nya tekniker för att kunna jämföra de två uppsättningarna resultat och, självklart, med hjälp av ultrasnabba lasrar måste vi se till att allt är optimerat innan det kan gå till kliniken, särskilt exponeringstiden.

"Den stora fördelen med våra fläckfria laserbaserade avbildningsmetoder är att du kan använda stamcellsprovet utan att behöva avbryta utvecklingsprocessen i realtid, du behöver inte utföra några cellstörningar och det finns ingen fotoblekning (blekning) som är ganska vanligt med fluorescerande material, "Catarina entusiastisk." Lägg bara det biotekniska brosket under mikroskopet så har du bilden. "

Professor Richard Oreffo tillade:"Avgörande, Till skillnad från nuvarande standardfärgbaserade metoder är det fläckfria avbildningssättet översättbart till kliniken eftersom stamcellerna inte skadas eller störs på något sätt. Därav, tekniken kan användas för att objektivt bedöma utveckling och screena stamceller för att vara helt säker innan du använder dem för terapi. "

Professor Mahajan, avslutade:"Detta arbete exemplifierar perfekt högspännande tvärvetenskaplig tvärvetenskaplig forskning som driver gränser för att uppnå hög effekt. Doktorandfinansiering från University's Institute for Life Sciences för Catarina startade samarbetet mellan Richard och Rahul vid Institute for Developmental Sciences och oss, som annars kan ha varit svårt, som har lett till spännande resultat, några fantastiska bilder och insikt som har potential att förändra människors liv med hjälp av stamcellsterapi. "