Probleem in de microscopie na decennia opgelost

Probleem in de microscopie na decennia opgelost

Weefsels, cellen en eiwitten onder de microscoop bekijken helpt ons om ziektes te voorkomen en bestrijden. Daarvoor moeten we heel precies de afmetingen van de biologische structuur kunnen bepalen. Maar zo’n biologisch preparaat kan onder de lichtmicroscoop platter lijken dan het werkelijk is. Onderzoekers van de TU Delft hebben nu voor het eerst aangetoond dat deze vervorming niet constant is, in tegenstelling tot waar veel wetenschappers decennialang vanuit gegaan zijn. De doorbraak, gepubliceerd in Optica, bevestigt een verwachting van Nobelprijswinnaar Stefan Hell uit de jaren 90. Met een online rekentool en software kan elke onderzoeker nu de juiste diepte van een biologisch preparaat achterhalen.

Platgedrukt preparaat

Bij het bekijken van biologische preparaten met een microscoop raakt de lichtbundel verstoord als de lens van het objectief zich in een ander medium bevindt dan het preparaat. Door bijvoorbeeld met een lens omgeven door lucht naar een waterig preparaat te kijken buigen de lichtstralen sterker af in de lucht rond de lens dan in het water. Deze verstoring leidt ertoe dat de gemeten diepte in het preparaat kleiner is dan de werkelijke diepte. Het preparaat lijkt dan platgedrukt.

“Dit probleem is al lang bekend en vanaf de jaren 80 zijn er al theorieën ontwikkeld om een correctiefactor voor die dieptebepaling te bepalen. Al deze theorieën gingen er echter vanuit dat deze factor constant was, dus onafhankelijk van de diepte in het preparaat. Dit ondanks dat de latere Nobelprijswinnaar Stefan Hell al in de jaren 90 opgemerkt heeft dat deze schaling wel eens diepte-afhankelijk zou kunnen zijn”, legt universitair hoofddocent Jacob Hoogenboom uit.

Een versimpeld voorbeeld van cellen in een preparaat (boven). Door met een microscoop naar cellen op verschillende diepte te kijken (onder), lijken deze platter dan in werkelijkheid. De cellen lijken dichtbij de lens meer platgedrukt (links) dan dieper in het preparaat (rechts). De vervorming is dus niet constant.

Berekeningen, experimenten en webtool

Sergey Loginov, voormalig postdoc bij de TU Delft, heeft met berekeningen en een wiskundig model laten zien dat het preparaat dichter bij de lens inderdaad sterker platgedrukt lijkt dan verder van de lens vandaan. Promovendus Daan Boltje en postdoc Ernest van der Wee hebben vervolgens in het lab bevestigd dat de correctiefactor diepte-afhankelijk is. Van der Wee: “We hebben onze resultaten gebundeld in een webtool en in software die bij het artikel is meegeleverd. Met deze tools kan iedereen de precieze correctiefactor voor hun experiment bepalen.”

....

Lees hier verder.