Metodă de imagistică fără lentile permite monitorizarea pe termen lung a celulelor vii, fără colorare
Cercetătorii de la Universitatea Tampere au dezvoltat o nouă metodă de imagistică fără lentile care produce date cantitative precise despre celulele vii pornind de la o singură imagine. Sistemul compact poate fi amplasat în interiorul unui incubator standard pentru culturi celulare, permițând monitorizarea continuă a celulelor vii timp de ore sau chiar zile, fără colorare sau alți markeri. Rezultatele au fost publicate în revista Applied Physics Letters.
Noua metodă de imagistică cantitativă de fază fără lentile, denumită SF-PULSE, combină o rețea neuronală bazată pe inteligență artificială cu reconstrucția imaginii informată fizic. Ea este proiectată pentru a fi utilizată într-un sistem compact de imagistică ce poate funcționa direct în interiorul unui incubator standard pentru culturi celulare, ceea ce permite monitorizarea continuă a celulelor timp de ore sau chiar zile, fără colorare sau scoaterea repetată a acestora din incubator pentru examinare.
Imagistica cantitativă de fază este o tehnică ce permite observarea celulelor vii și transparente fără colorare. Pe lângă producerea de imagini ale celulelor, ea oferă informații cantitative despre caracteristici precum creșterea celulară, dimensiunea și modificările biomasei.
Cercetătorii au urmărit să soluționeze două limitări majore ale imagisticii cantitative de fază. Metodele convenționale se bazează de obicei pe sisteme de microscopie mari și complexe, care nu sunt potrivite pentru monitorizarea pe termen lung în interiorul unui incubator pentru culturi celulare. În plus, recuperarea informației de fază în sistemele fără lentile este o problemă computațională dificilă, care a necesitat în mod tradițional mai multe imagini sau componente optice suplimentare.
„Metoda noastră SF-PULSE poate reconstrui informația cantitativă de fază dintr-o singură imagine de măsurare, fără a fi nevoie de hardware optic complex. Metoda a redus erorile computaționale, a îmbunătățit stabilitatea reconstrucției și a permis urmărirea precisă pe termen lung a celulelor individuale”, explică Igor Shevkunov, primul autor al studiului, de la Facultatea de Tehnologia Informației și Științe ale Comunicării din cadrul Universității Tampere.
Rezultatul este important deoarece permite monitorizarea pe termen lung, neîntreruptă și fără markeri a unui număr mare de celule. Metoda produce informații cantitative despre comportamentul celulelor individuale, ceea ce este adesea mult mai informativ decât analizarea doar a comportamentului mediu al unei populații celulare.
„Important este că cercetătorii pot urmări nu doar modul în care se modifică o populație celulară, ci și modul în care celulele individuale cresc, se mișcă, se divid și câștigă sau pierd biomasă în timp. Acest lucru este adesea mai informativ decât examinarea doar a comportamentului mediu al unei populații celulare”, afirmă Meenakshisundaram Kandhavelu, lector universitar la Facultatea de Medicină și Tehnologia Sănătății din cadrul Universității Tampere și coordonator al grupului de cercetare în semnalizare moleculară.
SF-PULSE nu se limitează la a oferi doar o altă modalitate de imagistică, ci are potențialul de a permite tipuri complet noi de experimente biologice. Metoda ar putea susține aplicații precum studiile privind răspunsul la medicamente, screeningul toxicologic și investigarea mecanismelor morții celulare. Deoarece sistemul este compact, fără lentile și capabil să monitorizeze sute sau chiar mii de celule simultan pe un câmp vizual larg, acesta ar putea fi utilizat în viitor și pentru analize biologice automatizate și dezvoltarea de noi instrumente biomedicale.
