Dagens toppmoderna analys av biologiska prover med ljusmikroskopi inkluderar en mängd olika tekniker som sträcker sig från konventionell ljusfältmikroskopi och faskontrastmikroskopi till högupplöst konfokal laserscanningmikroskopi och till nyligen utvecklade superupplösta mikroskopitekniker som stimulerad utsläppsutarmning (STED) eller stokastisk optisk rekonstruktionsmikroskopi (STORM) som avlägsnar Abbes diffraktionsgräns.

Trots tillgängligheten av dessa sofistikerade, superupplösningsteknik, reproducerbar visualisering av celler och identifiering av subcellulära strukturer i biologiska prover kräver fortfarande färgning med färgämnen eller immunmärkning med antikroppar mot specifika cellulära antigener.

Rent generellt, in vitro-observation av levande celler kan ge värdefull insikt i deras struktur och dynamik, inklusive organisering av organeller och transduktion av kemiska signaler som är involverade i cell-cell och cell-matrisinteraktioner. Tyvärr, det finns en begränsad användning för långsiktig in vitro-avbildning eftersom de flesta högupplösta mikroskopiteknologier kräver bearbetade/fixerade vävnader eller celler. Eftersom både högupplöst optisk mikroskopi och fluorescensavbildning vanligtvis kräver mycket skickliga användare, dyr utrustning och underhåll, den nya digitala in-line holografiska mikroskopin (DIHM) in vitro-bildteknik öppnar ett stort användningsområde för standardanvändare. Detta analytiska optiska system erbjuder snabba och reproducerbara resultat till låga kostnader. Dessutom, det upphäver behovet av remiss till specialiserade laboratorier och implementeras enkelt som ett diagnostiskt verktyg för läkare (allmänläkare och specialister).

DIHM är baserat på numerisk rekonstruktion av ett digitalt inspelat hologram. Det möjliggör förvärv av båda, amplitud- och fasinformationen för en vågfront som formas av det mikroskopiska provet. Fördelen med DIHM ligger i enkelheten i dess installation:mikroskopet består av en ljusemitterande diod (LED) som en belysningskälla, lämplig filtrering för koherensförbättring och en bildsensor. Den omfattande databehandlingsalgoritmen omvandlar de inspelade hologrammen till en mikroskopbild genom vinkelspektrummetod och digital filtrering. I allmänhet, upplösningen av ett sådant mikroskop påverkas starkt av belysningens rumsliga koherenslängd, som kan förbättras genom att minska utsläppsområdet, antingen genom att skära en del av vågfronten med nålhålet eller genom att använda en punktliknande nanoLED. NanoLED -matriserna som utvecklats inom EU Horizon 2020 -programmet ChipScope -projektet kommer att möjliggöra förbättrad bildupplösning som är kompatibel med konventionell optisk mikroskopi.

Objektivfritt DIHM -mikroskop

Detta faktum gör objektivfri mikroskopi till ett idealiskt verktyg för medicinsk diagnos i avlägsna områden eftersom det inte är nödvändigt för läkaren att ta med och underhålla stora, tunga och känsliga analysenheter. En enkel bärbar dator och en linsfri mikroskopmontering i en resväska är tillräcklig för att till exempel göra en parasitdiagnos från kroppsvätskeprover (t.ex. malaria, Amöba etc.). Den robusta konstruktionen möjliggör en snabb, tillförlitlig och automatiserad analys av provet genom att kombinera inte bara högupplöst ljusmikroskopi utan också implementera moderna analystekniker baserade på detektering av förändringar i mänskligt DNA, identifiera virala genomer och immunologisk karakterisering i en enhet.

För att ge högsta ljuskänslighet och optisk upplösning, systemet är utrustat med en normal gråskala för att fungera i ett multicellbilds ljusfältläge. Detta nya objektivlösa mikroskop är utrustat med ett mikrofluidiskt flödeskanalsystem för hantering av levande celler och avbildning.