Прорывное открытое устройство, разработанное европейскими исследователями, обещает революционизировать флюоресцентную и электролюминесцентную визуализацию, демократизируя доступ к передовым техникам в различных научных дисциплинах. Этот новый люминесцентный макроскоп, описанный в журнале Optics Express, предлагает гибкое и доступное по цене решение вместо дорогостоящих установок лабораторного типа, часто необходимых для продвинутой световой микроскопии.
Данное инновационное устройство, поддержанное проектом DREAM, органично сочетает в себе доступность с точностью и универсальностью. В отличие от традиционных устройств визуализации, ограниченных жесткими оптическими конструкциями, этот «макроскоп» позволяет исследователям программировать сложные последовательности освещения и точно контролировать несколько длин волн, что обеспечивает высокоскоростную съемку и временную резолюцию анализа. Что важно, он способен работать с широким спектром типов образцов, от нежных растительных тканей до сложных оптоэлектронных устройств.
Снижение барьеров в люминесцентной визуализации
Люминесцентная визуализация стала незаменимой в современной науке, раскрывая скрытую работу молекул и живых организмов, невидимых глазу. Однако реализация сложных протоколов освещения часто требует специализированных знаний в области оптики, электроники и разработки программного обеспечения — барьера для многих исследователей.
«Наша цель состояла в устранении этой преграды», — пояснил доктор Иэн Когхилл из École Normale Supérieure в Париже, соавтор исследования. «Мы создали систему, которую любой может легко воспроизвести без необходимости специальной подготовки».
Научная группа совершила революционный шаг, предоставив совершенно открытый доступ ко всем необходимым ресурсам: полные CAD-файлы, подробные инструкции по сборке, протоколы калибровки и дружественное пользователю Python-утилиты управления. Задействуя широко доступные компоненты, большая часть которых напечатана на 3D-принтере, вся система может быть собрана менее чем за €25 000 — это лишь малая доля стоимости сравнимых коммерческих установок. Это значительно снижает финансовый порог входа, позволяя небольшим лабораториям и междисциплинарным группам проводить исследования, которые ранее были доступны только крупным учреждениям с обширными ресурсами.
Универсальный инструмент в самых разных областях
Модульная конструкция макроскопа допускает широкий спектр источников освещения от ультрафиолетовых до ближней инфракрасной длин волн (405–740 нм) и обеспечивает синхронизированную съемку со скоростью до 100 кадров в секунду. Исследователи могут настраивать последовательности модуляции света — используя синусоидальные, импульсные паттерны или пользовательские схемы — чтобы точно исследовать динамическое поведение фотоактивных систем.
Исследователи уже продемонстрировали его широкое применение в различных областях:
-
Растительная физиология: Отслеживание поглощения гербицидов растениями арабидопсис и измерение активности фотосинтеза с помощью динамических флюоресцентных техник.
-
Фотофизика белков: Различение различных типов обратимо фоточувствительных флюоресцентных белков на основе их уникальных «кинетических отпечатков» с использованием продвинутых методов визуализации, таких как RIOM (выпрямленная визуализация при оптической модуляции).
-
Оптоэлектронные устройства: Картирование частотно-зависимой электролюминесценции в солнечных батареях и светодиодах, проливая свет на процессы переноса заряда и рекомбинации в этих устройствах.
«Эти примеры лишь касаются поверхности того, что возможно», — отмечает доктор Людовик Жюльен, старший автор и координатор проекта DREAM. «Объединяя открытый аппаратный модуль с программируемым освещением, мы стремимся оснастить как фундаментальные исследования, так и практическую инновацию в таких областях, как ботаника, оптоэлектроника и возобновляемая энергетика».
В верности своему этическому кодексу открытой науки, проект DREAM сделал все файлы сборки, скрипты анализа и экспериментальные данные свободно доступными на Zenodo. Исследователи призывают научное сообщество адаптировать, модифицировать и расширять эту платформу.
«Это больше, чем просто прототип», — подчеркивает доктор Когхилл. «Это открытая основа — ступенька для любого, кто хочет исследовать увлекательный мир динамической фотофизики».
