Przełomowe urządzenie typu open source opracowane przez europejskich naukowców może zrewolucjonizować obrazowanie fluorescencyjne i elektroluminescencyjne, demokratyzując dostęp do najnowocześniejszych technik w różnych dyscyplinach naukowych. Ten nowy makroskop luminescencyjny, opisany w Optics Express, oferuje elastyczne i niedrogie rozwiązanie zamiast drogich konfiguracji laboratoryjnych, często wymaganych w zaawansowanej mikroskopii świetlnej.
To innowacyjne urządzenie, wspierane przez projekt DREAM, płynnie łączy przystępność cenową z precyzją i wszechstronnością. W przeciwieństwie do tradycyjnych urządzeń do obrazowania, ograniczonych sztywną konstrukcją optyczną, ten „makroskop” umożliwia badaczom programowanie złożonych sekwencji oświetlenia i precyzyjną kontrolę wielu długości fal, umożliwiając szybkie obrazowanie i analizę rozdzielczości czasowej. Co ważne, jest w stanie obsłużyć szeroką gamę typów próbek, od delikatnych tkanek roślinnych po złożone urządzenia optoelektroniczne.
Zmniejszanie barier w obrazowaniu fluorescencyjnym
Obrazowanie luminescencyjne stało się niezbędne we współczesnej nauce, ujawniając ukryte działanie cząsteczek i żywych organizmów niewidocznych dla oka. Jednak wdrażanie złożonych protokołów oświetleniowych często wymaga specjalistycznej wiedzy z zakresu optyki, elektroniki i tworzenia oprogramowania, co stanowi barierę dla wielu badaczy.
„Naszym celem było usunięcie tej bariery” – wyjaśnił dr Ian Coghill z École Normale Supérieure w Paryżu, współautor badania. „Stworzyliśmy system, który każdy może łatwo odtworzyć bez potrzeby specjalnego szkolenia”.
Zespół naukowy zrobił rewolucyjny krok, zapewniając całkowicie otwarty dostęp do wszystkich niezbędnych zasobów: kompletnych plików CAD, szczegółowych instrukcji montażu, protokołów kalibracji i przyjaznych dla użytkownika narzędzi sterujących Python. Wykorzystując powszechnie dostępne komponenty, z których większość jest drukowana w 3D, cały system można zmontować za niecałe 25 000 euro, co stanowi ułamek kosztów porównywalnych instalacji komercyjnych. Znacząco obniża to finansową barierę wejścia, umożliwiając małym laboratoriom i zespołom interdyscyplinarnym prowadzenie badań, które wcześniej były dostępne jedynie dla dużych instytucji dysponujących dużymi zasobami.
Wszechstronne narzędzie do szerokiego zakresu zastosowań
Modułowa konstrukcja makroskopu pozwala na wykorzystanie szerokiego zakresu źródeł oświetlenia, od ultrafioletu po bliską podczerwień (405–740 nm) i umożliwia zsynchronizowane obrazowanie z szybkością do 100 klatek na sekundę. Naukowcy mogą dostosowywać sekwencje modulacji światła — wykorzystując przebieg sinusoidalny, wzorce impulsów lub niestandardowe projekty — aby precyzyjnie badać dynamiczne zachowanie systemów fotoaktywnych.
Naukowcy wykazali już jego szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach:
-
Fizjologia roślin: Monitorowanie pobierania herbicydów przez rośliny Arabidopsis i pomiar aktywności fotosyntetycznej przy użyciu technik dynamicznej fluorescencji.
-
Fotofizyka białek: Rozróżnianie różnych typów odwracalnie światłoczułych białek fluorescencyjnych na podstawie ich unikalnych „kinetycznych odcisków palców” przy użyciu zaawansowanych technik obrazowania, takich jak RIOM (Rectified Imaging on Optical Modulation).
-
Urządzenia optoelektroniczne: Mapowanie zależnej od częstotliwości elektroluminescencji w ogniwach słonecznych i diodach LED, rzucające światło na procesy przenoszenia ładunku i rekombinacji w tych urządzeniach.
„Te przykłady jedynie zarysowują powierzchnię tego, co jest możliwe” – mówi dr Ludovic Julien, starszy autor i koordynator projektu DREAM. „Łącząc moduł otwartego sprzętu z programowalnym oświetleniem, naszym celem jest wyposażenie zarówno badań podstawowych, jak i praktycznych innowacji w takich obszarach, jak botanika, optoelektronika i energia odnawialna”.
Zgodnie ze swoim kodeksem etycznym otwartej nauki, projekt DREAM udostępnił wszystkie pliki kompilacji, skrypty analityczne i dane eksperymentalne w serwisie Zenodo. Naukowcy zachęcają społeczność naukową do dostosowywania, modyfikowania i rozwijania tej platformy.
„To coś więcej niż tylko prototyp” – podkreśla dr Coghill. „To odskocznia w otwartym kodzie źródłowym dla każdego, kto chce poznać fascynujący świat dynamicznej fotofizyki”.
