Una Brillante Interpretazione della Microscopia a Foglio di Luce
L'imaging di grandi esemplari viventi con alta risoluzione temporale e spaziale è uno dei propositi di Philip J. Keller e il suo team di ricerca al Janelia Research Campus dell'Howard Hughes Medical Institute di Ashburn, Virginia (USA). Per questo scopo, Keller e il suo collega Raghav K. Chhetri hanno sviluppato un microscopio a fogli di luce che può rappresentare il campione simultaneamente da quattro direzioni - con un' elevata velocità e un'alta risoluzione spaziale.
Il cuore del cosiddetto microscopio a fogli di luce "IsoView" è costituito da quattro bracci identici (o percorsi ottici) disposti ortogonalmente tra loro, ognuno dei quali può illuminare simultaneamente il campione e visualizzare la luce fluorescente emessa. Per mantenere al minimo il crosstalk tra la fase di eccitazione e quella di rilevazione, i percorsi ottici vengono separati temporalmente, spazialmente o spettralmente l'uno dall'altro. Le quattro immagini che vengono generate sono poi combinate per produrre un'immagine ampiamente isotropa con un'alta risoluzione in tutte le dimensioni. A tal fine, Keller e il suo team hanno scritto una propria implementazione dell'algoritmo di deconvoluzione tridimensionale multiview di Lucy-Richardson. Oltre all'alta risoluzione spaziale delle immagini combinate, questo approccio permette anche una elevata risoluzione temporale che permette di registrare i cambiamenti avvenuti sul campione nel tempo.
Stages Lineari e di Rotazione Compatti per lo Spostamento dell'Obiettivo e il Posizionamento del Campione
Il sistema di movimentazione impiegato per spostare i quattro obiettivi è di grande importanza per la struttura del microscopio. A questo scopo, è stato utilizzato un sistema di posizionamento di precisione PIHera P-622.1 molto compatto con una corsa di 300 µm (in alternativa 900 µm) per obiettivo, ciascuno controllato da un controller E-709.CHG.
Il posizionatore di precisione PIHera P-622.1CD è basato su attuatori piezoelettrici PICMA® interamente in ceramica, il cui movimento è trasmesso da guide a flessione senza gioco. La corsa (closed-loop) è di 250 µm con una ripetibilità di ± 1 nanometro! Il movimento viene misurato direttamente sulla piattaforma di movimento senza che vi sia alcuna influenza da parte degli elementi di azionamento o di guida.
I sensori capacitivi determinano la distanza della camera del campione con una risoluzione subnanometrica e senza contatto. Essi assicurano un'eccellente linearità di movimento, stabilità a lungo termine, e una larghezza di banda nella gamma dei kHz.
Per spostare il campione nel microscopio IsoView viene inoltre utilizzata una configurazione stacked di tre stage lineari M-111 con motore affiancato combinato con uno stage di rotazione M-116.2DG. La combinazione è controllata da un controller C-884.4DC per motori DC.
Progetto Open Source
IsoView è un sistema di microscopia open source, ulteriori informazioni possono essere trovate qui:
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