Bij het bekijken van biologische monsters met een microscoop wordt de lichtbundel verstoord als de lens van het objectief zich in een ander medium bevindt dan het monster. Als je bijvoorbeeld naar een waterig monster kijkt met een lens omgeven door lucht, buigen de lichtstralen scherper in de lucht rond de lens dan in het water.
Deze verstoring heeft tot gevolg dat de gemeten diepte in het monster kleiner is dan de werkelijke diepte. Als gevolg hiervan lijkt het monster afgeplat.
“Dit probleem is al lang bekend en sinds de jaren 80 zijn er theorieën ontwikkeld om een corrigerende factor voor het bepalen van de diepte te bepalen. Al deze theorieën gingen er echter van uit dat deze factor constant was, ongeacht de diepte van het monster. Dit gebeurde ondanks het feit dat de latere Nobelprijswinnaar Stefan Hell er in de jaren negentig op wees dat deze schaalvergroting diepteafhankelijk zou kunnen zijn”, legt universitair hoofddocent Jacob Hoogenboom van de Universiteit van Delft uit. Technologie.
Berekeningen, experimenten en webtool
Sergey Loginov, voormalig postdoc aan de Technische Universiteit Delft, heeft nu met berekeningen en een wiskundig model aangetoond dat het monster dichter bij de lens inderdaad sterker afgevlakt lijkt dan verder weg. Ph.D. kandidaat Daan Boltje en postdoc Ernest van der Wee bevestigden vervolgens in het lab dat de corrigerende factor diepteafhankelijk is.
Het werk is gepubliceerd in het tijdschrift optica.
Laatste auteur Ernest Van der Wee zegt: “We hebben onze resultaten verzameld in een webtool en software die bij het artikel worden geleverd. Met deze tools kan iedereen de precieze correctiefactor voor zijn experiment bepalen.”
Afwijkingen en ziekten begrijpen
“Mede dankzij onze rekentool kunnen we nu heel precies een eiwit en zijn omgeving uit een biologisch systeem knippen om met elektronenmicroscopie de structuur te bepalen. Dit type microscopie is zeer complex, tijdrovend en ongelooflijk duur. Zorgen dat je naar de juiste structuur kijkt, is dus heel belangrijk”, zegt onderzoeker Daan Boltje.
“Met onze nauwkeurigere dieptebepaling hoeven we veel minder tijd en geld te besteden aan monsters die het biologische doel hebben gemist. Uiteindelijk kunnen we meer relevante eiwitten en biologische structuren bestuderen. En het bepalen van de precieze structuur van een eiwit in een biologisch systeem is cruciaal voor het begrijpen en uiteindelijk bestrijden van afwijkingen en ziekten.”
In de meegeleverde webtool kunt u de relevante details van uw experiment invullen, zoals de brekingsindices, de openingshoek van het objectief en de golflengte van het gebruikte licht. Het hulpmiddel geeft vervolgens de curve voor de diepteafhankelijke schaalfactor weer. U kunt deze gegevens ook exporteren voor eigen gebruik. Bovendien kunt u het resultaat plotten in combinatie met het resultaat van elk van de bestaande theorieën.