No domínio em constante evolução da microscopia, os últimos anos testemunharam avanços notáveis ​​tanto em hardware como em algoritmos, impulsionando a nossa capacidade de explorar as maravilhas infinitesimais da vida. No entanto, a jornada em direção à microscopia de iluminação estruturada tridimensional (3DSIM) tem sido dificultada por desafios decorrentes da velocidade e complexidade da modulação de polarização.



Entre no sistema 3DSIM de modulação de alta velocidade "DMD-3DSIM", que combina display digital com imagens de super-resolução, permitindo que os cientistas vejam estruturas celulares com detalhes sem precedentes.

Conforme relatado em Advanced Photonics Nexus , A equipe do professor Peng Xi da Universidade de Pequim desenvolveu esta configuração inovadora em torno de um dispositivo de microespelho digital (DMD) e um modulador eletro-óptico (EOM). Ele enfrenta os desafios de resolução melhorando significativamente a resolução lateral (de lado a lado) e axial (de cima para baixo), para uma resolução espacial 3D supostamente duas vezes maior que a alcançada pelas técnicas tradicionais de imagem de campo amplo.

Em termos práticos, isso significa que o DMD-3DSIM pode capturar detalhes intrincados de estruturas subcelulares, como o complexo de poros nucleares, microtúbulos, filamentos de actina e mitocôndrias em células animais. A aplicação do sistema foi estendida para estudar ultraestruturas de células vegetais altamente dispersas, como paredes celulares em folhas de oleandro e estruturas ocas em folhas de algas negras. Mesmo numa fatia de rim de rato, o sistema revelou um efeito de polarização pronunciado nos filamentos de actina.

Um portal aberto para a descoberta

O que torna o DMD-3DSIM ainda mais interessante é o compromisso com a ciência aberta. A equipe de Xi disponibilizou abertamente todos os componentes de hardware e mecanismos de controle no GitHub, promovendo a colaboração e incentivando a comunidade científica a desenvolver esta tecnologia.

A técnica DMD-3DSIM não só facilita descobertas biológicas significativas, mas também estabelece as bases para a próxima geração de 3DSIM. Em aplicações que envolvem imagens de células vivas, os avanços em corantes mais brilhantes e fotoestáveis, algoritmos de eliminação de ruído e modelos de aprendizagem profunda baseados em redes neurais prometem melhorar a duração da imagem, a recuperação de informações e a restauração em tempo real de imagens 3DSIM a partir de dados ruidosos. Ao combinar a abertura de hardware e software, os pesquisadores esperam abrir caminho para o futuro da imagem multidimensional.

Mais informações: Yaning Li et al, Microscopia de iluminação estruturada tridimensional de modulação de sincronização de autopolarização de alta velocidade, Advanced Photonics Nexus (2023). DOI:10.1117/1.APN.3.1.016001
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