Onderzoekers van het European Molecular Biology Laboratory (EMBL) hebben een grote doorbraak bereikt op het gebied van beeldvorming met Brillouin-microscooptechnologie, waardoor de snelheid en doorvoer van Brillouin-microscopen duizend keer is toegenomen, waardoor observatie van lichtgevoelige biologische monsters efficiënter is geworden en een krachtig hulpmiddel is geboden voor het verkennen van de levenswetenschappen. Een gerelateerd artikel werd op de 20e gepubliceerd in het tijdschrift Nature Photonics.
"Brillouin-verstrooiing" betekent dat wanneer licht op een stof valt, het een wisselwerking heeft met de thermische trillingen die van nature in de stof voorkomen, waarbij energie wordt uitgewisseld en de frequentie of kleur van het licht enigszins verandert. Het meten van het spectrum van verstrooid licht kan de interne structuur en fysieke eigenschappen van materie onthullen.
Pas aan het begin van de 21e eeuw werd het principe van "Brillouin-verstrooiing" toegepast op niet-invasieve real-time beeldvormingstechnologie in de biologie. Tot nu toe konden wetenschappers die Brillouin-microscopen gebruikten slechts één pixel van het waargenomen object tegelijk zien. In 2022 breidde het EMBL Prevedel-team voor het eerst het gezichtsveld uit naar een lijn van 100 pixels. De ontwikkeling van deze technologie heeft de beeldsnelheid en resolutie aanzienlijk verbeterd en de lichtschade verminderd. De Britse 'Guardian' selecteerde deze prestatie als een van de tien beste wetenschappelijke nieuwsberichten van het jaar.
De onderzoekers verbeterden deze keer de Brillouin-microscooptechnologie, waardoor deze ongeveer 1.000 keer sneller en 1.000 keer efficiënter werd. Tegelijkertijd hebben nieuwe microscopiemethoden het scala aan materialen dat kan worden waargenomen uitgebreid, van het zien van alleen een lijn langs het observatieobject tot het nu kunnen zien van een volledig vlak van ongeveer 10.000 pixels. Hierdoor kunnen wetenschappers snel genoeg 3D-beelden vastleggen om levende organismen te observeren.
Robert Prevedel, corresponderend auteur van het artikel en leider van het EMBL-team, zei dat deze vooruitgang op het gebied van mechanische beeldvorming of Brillouin-beeldvorming van groot belang is en een nieuw "venster" opent voor wetenschappers om het leven te verkennen.
Deze methode zal een krachtig hulpmiddel vormen voor de vroege diagnose van kanker, atherosclerose, de ziekte van Alzheimer en andere ziekten. Het zal ook een revolutie teweegbrengen in de manier waarop wetenschappers de mechanische veranderingen in cellen tijdens de normale ontwikkeling meten en volgen, en het inzicht van wetenschappers in het belang van mechanische krachten in de biologie aanzienlijk verbeteren.