مطالعه جدید وضوح و بزرگنمایی میکروسکوپ را روشن می کند

تصور کنید که شما یک کارآگاه تجربه دار هستید، که از طریق یک لنز بزرگ به دنیای میکروسکوپی بزرگ نگاه می کنید.تو فقط سايه هاي تار مي بينياین اصل به همان اندازه برای میکروسکوپی نیز صدق می کند، در حالی که بزرگ کردن باعث می شود اشیاء کوچک بزرگتر به نظر برسند، رزولوشن تعیین می کند که آیا شما واقعا می توانید جزئیات مهم را تشخیص دهید.

برای درک وضوح، بیایید یک هدف مشاهده ایده آل را تصور کنیم: یک اتم درخشان که در تاریکی معلق است.اگرچه به طرز باورنکردنی کوچک است خیلی کوچکتر از یک ویروس درخشش آن را حتی به چشم غیرمسلح قابل مشاهده می کندچالش واقعی، دید نیست، بلکه تعیین موقعیت دقیق آن و تشخیص آن از اشیاء نزدیک است.

هنگامی که تحت میکروسکوپ مشاهده می شود (چه یک سیستم کنفوکال پیچیده باشد یا یک مدل نوری استاندارد) ، این اتم به عنوان یک نقطه کامل ظاهر نمی شود.به شکل یک دیسک هوایی ظاهر می شود یک الگوی نور دایره ای با حلقه های متمرکز.

وضوح اساساً نشان دهنده توانایی تمایز بین دو نقطه نزدیک به هم است به جای اینکه آنها را به عنوان یک نقطه مبهم درک کنیم.رزولوشن بالاتری امکان تمایز واضح تر جزئیات را فراهم می کند.

میکروسکوپ های نوری به طور معمول حداکثر وضوح را در حدود 0.2 میکرو متر (200 نانومتر) یا تقریباً 1/500 عرض مو انسان دارند.این یعنی هر جسم نزدیک تر از ۲۰۰ نانومتر در میکروسکوپ نوری استاندارد ادغام خواهد شد..

در حالی که وضوح دارای محدودیت های فیزیکی است، دقت مکان سازی یک راه حل را ارائه می دهد. برای اشیاء فلورسنت جدا شده کوچکتر از حد وضوح،دانشمندان می توانند موقعیت خود را با دقت در مقیاس نانومتری با محاسبه مرکز دسک Airy خود را مشخص کنند.

اگر یک نقطه نور 10 پیکسل (هر یک 0.2μm عرض) را پوشش دهد، مرکز آن را می توان با دقت حدود 20 نانومتری که ده برابر دقیق تر از وضوح نوری است، مشخص کرد.تکنیک های پیشرفته با استفاده از فلوروفورهای تخصصی می توانند محلی سازی 10-30nm را به دست آورند، که این امکان را فراهم می کند مطالعات ردیابی تک مولکول را انجام دهد.

برخلاف باور عمومی، بزرگ تر کردن بالاتر به میکروسکوپی بهتر معادل نیست. بزرگ کردن به سادگی تصویر را بدون بهبود وضوح بزرگ می کند، مانند بزرگ کردن در یک عکس پیکسل شده.در حالی که لنزهای بزرگنمایی بالا اغلب وضوح بهتری دارند، آنها همچنین به طور چشمگیری میدان دید را کاهش می دهند (یک لنز 100x فقط 100 × 100μm در مقابل 1000 × 1000μm در 10x را نشان می دهد).

• میکروسکوپی کانفوکالاز اسکن لیزر و فیلترهای سوراخ سوزن برای حذف نور غیر متمرکز استفاده می کند
• میکروسکوپی STEDاز لیزرهای دوگانه برای کوچک کردن نقاط فلورسنت به زیر حد تکثیر استفاده می کند.
• دست/طوفانروش های فعال کردن مولکول های فلورسنت به صورت متوالی برای بازسازی تصاویر با وضوح فوق العاده بالا

وضوح به طور انتقادی به دیافراگم عددی لنز (NA = n × sinθ) بستگی دارد ، که در آن n شاخص کسر محیط غوطه ور (هوا = 1) است.0، آب=1.33، روغن = 1.51) و θ زاویه جمع آوری نور است. اهداف غوطه ور شدن روغن بالاترین NA (~ 1.4) و بنابراین بهترین وضوح را به دست می آورند،اگرچه غوطه ور شدن در آب، سازگاری بهتر با نمونه های زنده را ارائه می دهد..

• میکروسکوپ های مبتنی بر هوش مصنوعی که پارامترهای تصویربرداری را به طور خودکار بهینه می کنند
• سیستم های تصویربرداری حجم سنجی که ساختارهای سه بعدی سلولی را ضبط می کنند
• پلتفرم های پیشرفته سلول زنده برای مشاهده زیر سلولی در زمان واقعی

همانطور که این ابزارها تکامل می یابند، آنها به باز کردن مرزهای جدید در تحقیقات بیولوژیکی و تشخیص پزشکی ادامه می دهند، و بینش های عمیق تری را در ماشین آلات میکروسکوپی زندگی نشان می دهند.