2013
informatika
Szimmetrikus egy-sík megvilágítású mikroszkóp fejesztése
Témavezető:
Lars Hufnagel
Lars Hufnagel
Összefoglaló
A komplex biológiai rendszerekben lezajló fejlődési folyamatok jobb megértésének feltétele az élő minták hosszan tartó képalkotása. A light-sheet alapú egy-sík megvilágítású mikroszkópia (SPIM) segítségével lehetővé vált ilyen minták időbeni vizsgálatára három dimenzióban. A gyors képalkotás segítségével a sejtek mozgása megfelelően követhető még olyan gyorsan változó mintáknál is, mint például fejlődésben levő drosophila embrió, zebrahal agy vagy phallusia embrió.
Ez a mikroszkópia két, egymásra merőlegesen elhelyezett objektívet használ: az egyik egy vékony síkban megvilágítja a mintát, míg a másik a képalkotáshoz szükséges. A konfokális lézermikroszkópiához képest ez a technika jobb három dimenzós felbontást tesz lehetővé gyorsabb adatgyűjtés és kisebb fototoxicitás mellett. Ezen tulajdonságok alapján a light-sheet alapú mikroszkópia különösen alkalmas élő minták hosszan tartó megfigyelésére.
Jelen munkának célja egy olyan SPIM építése, mely két azonos objektívet felváltva használ mind megvilágításra, mind képalkotásra. Így jelentősen növelhető a három dimenziós felbontás, hiszen a két különböző irányból készült felvételek fúziója mindkét eredeti képnél jobb felbontást fog eredményezni.
A mikroszkóp megfelelő irányításához és automatizálásához terveztünk továbbá egy egyedi programot, mely vezérli a képalkotás lépéseit és megfelelő felhasználói felületet nyújt. A program fejlesztésénél a legfőbb szempontjaink a felhasználóbarát felület biztosítása mellett a modularitás és könnyű adaptálhatóság voltak, így biztosítva a kompatibilitást különböző SPIM rendszerekkel.
Végső célunk a mikroszkóp használatával valós biológiai mintákról történő képalkotás. Az ezen mikroszkóppal szerzett adatok feldolgozásával lehetőség nyílik a sejtek szegmentálására, valamint a sejtek osztódásának és migrációjának követésére, mely értékes információval szolgálhat számos faj embrionális fejlődésének megértésében.
Ez a mikroszkópia két, egymásra merőlegesen elhelyezett objektívet használ: az egyik egy vékony síkban megvilágítja a mintát, míg a másik a képalkotáshoz szükséges. A konfokális lézermikroszkópiához képest ez a technika jobb három dimenzós felbontást tesz lehetővé gyorsabb adatgyűjtés és kisebb fototoxicitás mellett. Ezen tulajdonságok alapján a light-sheet alapú mikroszkópia különösen alkalmas élő minták hosszan tartó megfigyelésére.
Jelen munkának célja egy olyan SPIM építése, mely két azonos objektívet felváltva használ mind megvilágításra, mind képalkotásra. Így jelentősen növelhető a három dimenziós felbontás, hiszen a két különböző irányból készült felvételek fúziója mindkét eredeti képnél jobb felbontást fog eredményezni.
A mikroszkóp megfelelő irányításához és automatizálásához terveztünk továbbá egy egyedi programot, mely vezérli a képalkotás lépéseit és megfelelő felhasználói felületet nyújt. A program fejlesztésénél a legfőbb szempontjaink a felhasználóbarát felület biztosítása mellett a modularitás és könnyű adaptálhatóság voltak, így biztosítva a kompatibilitást különböző SPIM rendszerekkel.
Végső célunk a mikroszkóp használatával valós biológiai mintákról történő képalkotás. Az ezen mikroszkóppal szerzett adatok feldolgozásával lehetőség nyílik a sejtek szegmentálására, valamint a sejtek osztódásának és migrációjának követésére, mely értékes információval szolgálhat számos faj embrionális fejlődésének megértésében.
Lars Hufnagel