Новый метод микроскопии обеспечивает трехмерную реконструкцию белковых структур в нанометрическом масштабе

Когерентная дифракционная визуализация, также известная как микроскопия без линз с рентгеновскими лучами, известна как многообещающий метод. Этот подход позволяет ученым исследовать сложные трехмерные структуры, которые часто встречаются в природе, с динамической точки зрения.

Представление показывает основные элементы эксперимента. Объект (вырезанный крестик в центре изображения) освещается с двух сторон импульсом рентгеновского лазера. На следующем этапе звездчатые дифракционные изображения восстанавливаются в трехмерный объект (внизу слева). (Фото предоставлено доктором Хамедом Мерджи, CEA-Saclay)

Несмотря на то, что 2D-изображения могут быть созданы быстрым и эффективным способом, все еще сложно создавать 3D-изображения. Обычно трехмерные изображения объекта рассчитываются из бесчисленного количества отдельных изображений – процесс, который занимает много времени, а также требует высоких значений излучения и огромных объемов данных.

Теперь исследовательская группа из Университета Лейбница в Ганновере и нескольких других университетов разработала методику, позволяющую значительно ускорить этот процесс. В этом методе один лазерный импульс используется для получения двух изображений объекта с двух разных направлений. Впоследствии эти изображения объединяются для создания пространственного изображения – так же, как человеческий мозг создает стереоизображение из пары слегка различающихся изображений обоих глаз. Хотя метод компьютерного стереоскопического зрения уже используется в области робототехники и машинного зрения, впервые исследователи используют этот метод в рентгеновской визуализации.

Наш метод позволяет выполнять 3D-реконструкцию в нанометрическом масштабе с использованием одного изображения, которое состоит из двух изображений с двух разных точек зрения.

Милютин Ковачев, соавтор исследования и профессор, Институт квантовой оптики, Университет Лейбница, Ганновер.

Этот подход будет иметь большое влияние на трехмерную структурную визуализацию отдельных макромолекул и может быть использован в медицине, биологии и даже в промышленности, считают авторы. Например, структура белка вируса может быть исследована быстрее и без особых усилий. Эта структура белка оказывает значительное влияние как на поведение, так и на функцию вируса, и играет жизненно важную роль в медицинской диагностике.

Исследовательская группа из Португалии, Германии и Франции недавно опубликовала результаты своих исследований в известном научном журнале Nature Photonics . Laserlab Europe, консорциум европейских лабораторий, целью которого является продвижение междисциплинарных лазерных исследований, профинансировал исследование.

Source link