Les images de phase quantitative révèlent plus de détails que les images de microscopie classiques. La technique KAUST capture à la fois des images à fond clair (en haut) et des images de phase (en bas) en une seule mesure. Crédit :KAUST
Les microscopes ont été au centre de bon nombre des avancées les plus importantes de la biologie pendant de nombreux siècles. Maintenant, Les chercheurs de la KAUST ont montré comment un microscope standard peut être adapté pour fournir encore plus d'informations.
Dans sa forme la plus simple, la microscopie crée une image d'un objet en mesurant l'intensité de la lumière qui le traverse. Cela nécessite un échantillon qui diffuse et absorbe la lumière de différentes manières. De nombreuses cellules vivantes, cependant, absorber très peu de lumière visible, ce qui signifie qu'il n'y a qu'une petite différence entre les régions claires et sombres, connu sous le nom de contraste. Cela rend difficile de voir les détails les plus fins.
Mais la lumière traversant l'échantillon change non seulement son intensité, mais aussi sa phase :le timing relatif des pics de l'onde optique. "La microscopie à contraste de phase convertit la phase en variations d'amplitude plus importantes et permet donc la visualisation de fines, structures transparentes détaillées, " explique Congli Wang, doctorant à la KAUST.
Mesurer la phase de la lumière est plus délicat que mesurer son intensité. La plupart des microscopes à contraste de phase doivent inclure un composant qui convertit le changement de phase en un changement d'intensité mesurable. Mais cette conversion n'est pas précise; il ne fait qu'approximer les informations de phase.
Wang et ses collègues du KAUSTVisual Computing Center, sous la direction de Wolfgang Heidrich, professeur d'informatique, ont maintenant développé une nouvelle méthode pour l'imagerie quantitative de phase et d'intensité. Un élément essentiel à la performance de leur microscope était un élément connu sous le nom de capteur de front d'onde. Les capteurs de front d'onde sont des capteurs optiques conçus sur mesure qui peuvent coder le front d'onde, ou phase, informations en images d'intensité.
L'imagerie de phase quantitative permet aux chercheurs de détecter la géométrie de petits échantillons transparents avec des structures fines; par exemple, des globules rouges tridimensionnels (à gauche) et un réseau de microlentilles (à droite). Crédit :KAUST
L'équipe a conçu un capteur de front d'onde haute résolution innovant, et les membres de l'équipe l'intègrent maintenant dans un microscope commercial pour améliorer les performances de l'imagerie microscopique. Ils ont ensuite reconstruit l'image de contraste de phase à l'aide d'un algorithme informatique qu'ils ont développé pour récupérer numériquement la phase quantitative à partir d'une paire d'images :une image d'étalonnage obtenue sans l'échantillon et une image de mesure obtenue avec l'échantillon en place.
Cette approche rationalise plusieurs aspects de la microscopie. Alors que d'autres méthodes ont réalisé une imagerie de phase quantitative dans le passé, ils ont nécessité des configurations coûteuses ou compliquées, sources de lumière spécialisées ou un temps long pour générer l'image. "Notre méthode permet l'acquisition d'instantanés d'images de champ clair d'amplitude haute résolution et de phase quantitative précise via une optique simple abordable, source de lumière blanche commune et calculs rapides à des vitesses vidéo en temps réel, " dit Heidrich. " C'est la première fois, A notre connaissance, que tous ces avantages sont combinés en une seule technique."
