Icke-linjär ljusmikroskopi har revolutionerat vår förmåga att observera och förstå komplexa biologiska processer. Men ljus kan också skada levande materia. Ändå är mekanismen bakom den irreversibla störningen av cellulära processer av intensivt ljus fortfarande dåligt förstådd.
För att komma till rätta med denna lucka har Hanieh Fattahi och Daniel Wehners forskargrupper vid Max Planck Institute for the Science of Light (MPL) och Max-Planck-Zentrum für Physik und Medizin gått samman för att identifiera de förhållanden under vilka intensiva pulsade lasrar kan användas in vivo utan att skada organismen.
Det Erlangen-baserade internationella laget använde ryggradsdjursarten zebrafisk för att fördjupa sig i mekanismerna för fotoskada i djup vävnad på cellnivå utlöst av femtosekunds excitationspulser. Resultaten har publicerats i Communications Physics .
Soyeon Jun, den första författaren till publikationen och doktorand i gruppen "Femtosecond Fieldoscopy" vid MPL under ledning av Fattahi förklarar, "Vi visade att skador på det centrala nervsystemet (CNS) hos zebrafisk, när de bestrålades av femtosekundspulser vid 1 030 nm , inträffar plötsligt vid de extrema toppintensiteter som krävs för plasmabildning med låg densitet."
Detta möjliggör en icke-invasiv ökning av avbildningsuppehållstid och fotonflöde under bestrålning vid 1 030 nm, så länge som toppintensiteten är under tröskeln för låg plasmadensitet. Detta är avgörande för icke-linjär etikettfri mikroskopi.
"Dessa fynd bidrar avsevärt till framsteg inom djupvävnadsavbildningstekniker och innovativa mikroskopitekniker, som femtosekundsfältskopi, som för närvarande utvecklas i min grupp. Denna teknik möjliggör infångning av hög rumslig upplösning, etikettfria bilder med attosekunds tidsupplösning, säger Fattahi.
"Våra resultat lyfter inte bara fram värdet av samarbeten inom fysik och biologi utan banar också väg för in vivo-applikationer för att uppnå ljusbaserade exakta manipulationer av det centrala nervsystemet", tillägger Wehner, chef för forskargruppen Neuroregeneration.
Rättningsnotering (2024-05-28):Våglängden för femtosekundspulser korrigerades till 1 030 nm.
