과거에는 더 우수하고 정확한 측정 방법을 사용할 수 있게 되어 이전에 탐색되지 않은 현상에서 데이터를 얻을 수 있게 되어 많은 발견이 이루어졌습니다. 예를 들어, 고해상도 현미경은 세포 기능과 역학에 대한 우리의 관점을 극적으로 변화시키기 시작했습니다. 본 대학, 대학 병원 및 연구 센터 시저의 ImmunoSensation2 Cluster of Excellence의 연구원들은 이제 다초점 이미지를 사용하여 빠른 생물학적 과정의 움직임을 3D로 재구성할 수 있는 방법을 개발했습니다.
많은 생물학적 과정이 나노에서 밀리미터 규모로 밀리초 내에 발생합니다. 공초점 현미경과 같은 기존 방법은 정확한 3D 기록에 적합하지만 빠른 3D 프로세스를 해결하고 레이블이 지정된 샘플이 필요한 시간적 또는 공간적 해상도가 부족합니다. 생물학에 대한 많은 조사에서 높은 프레임 속도로 이미지를 획득하는 것은 세포 기능이나 빠른 동물 행동을 지배하는 원리를 기록하고 이해하는 데 필수적입니다. 과학자들이 직면한 도전은 스릴 넘치는 테니스 경기를 하는 것에 비유할 수 있습니다. 때로는 빠르게 움직이는 공을 정확하게 추적하는 것이 불가능하거나 공이 이미 범위를 벗어나기 전에 발견되지 않는 경우가 있습니다.
이전 방법을 사용하면 연구원들은 이미지가 흐려지거나 사진을 찍은 후 관심 대상이 더 이상 시야에 없기 때문에 샷을 추적할 수 없었습니다. 표준 다초점 이미징 방법은 고속 3D 이미징을 가능하게 하지만 고해상도와 넓은 시야 사이의 타협으로 인해 제한을 받고 종종 밝은 형광 라벨이 필요합니다.
처음으로, 여기에 설명된 방법은 넓은 시야와 높은 시공간 해상도를 모두 사용하는 다초점 이미징을 허용합니다. 이 연구에서 과학자들은 라벨이 없는 구형 및 필라멘트 구조의 움직임을 빠르고 정확하게 추적합니다.
연구에서 매우 놀랍게 설명된 바와 같이, 새로운 방법은 이제 편모 박동의 역학과 정자의 수영 행동과의 연결에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다. 이 연결은 연구자들이 자유롭게 헤엄치는 정자의 편모 박동을 장기간에 걸쳐 3D로 정확하게 기록하고 동시에 개별 정자의 정자 궤적을 추적할 수 있었기 때문에 가능했습니다. 또한 과학자들은 박동하는 정자 주변의 3D 유체 흐름을 결정했습니다. 이러한 발견은 불임의 원인을 이해할 수 있는 기회를 제공할 뿐만 아니라 소위 "바이오닉스", 즉 자연에서 발견되는 원리를 기술적 응용으로 이전하는 데에도 사용될 수 있습니다.
ImmunoSensation2 Cluster of Excellence의 연구원들은 정자 관찰뿐만 아니라 이미 새로운 방법을 사용할 수 있습니다. 이 방법은 운동성 섬모의 박동으로 인한 3D 흐름 맵을 결정하는 데에도 사용할 수 있습니다. 운동성 섬모는 정자 꼬리와 유사한 방식으로 박동하고 체액을 운반합니다. 섬모에 의한 흐름은 뇌실에서 중요한 역할을 하거나 점액을 폐에서 목구멍으로 운반하는 역할을 하는 기도에서 중요한 역할을 합니다. 이것은 또한 병원체를 밖으로 운반하고 퇴치하는 방법입니다.
이 연구에서 보고된 다초점 이미징 개념은 비용 효율적이고 쉽게 구현할 수 있으며 개체 라벨링에 의존하지 않습니다. 연구자들은 그들의 새로운 방법이 다른 분야에도 적용될 수 있다고 주장하며, 다른 많은 가능성을 보고 있습니다. 어플리케이션.
