Революційний пристрій із відкритим кодом, розроблений європейськими дослідниками, обіцяє революцію у флуоресцентній та електролюмінесцентній візуалізації, демократизуючи доступ до передових методів у різноманітних наукових дисциплінах. Цей новий люмінесцентний макроскоп, описаний у Optics Express, пропонує гнучке та доступне рішення замість дорогих установок лабораторного типу, які часто потрібні для вдосконаленої світлової мікроскопії.
Цей інноваційний пристрій, який підтримується проектом DREAM, ідеально поєднує доступність із точністю та універсальністю. На відміну від традиційних пристроїв для візуалізації, обмежених жорсткими оптичними конструкціями, цей «макроскоп» дозволяє дослідникам програмувати складні послідовності освітлення та точно контролювати кілька довжин хвиль, забезпечуючи високошвидкісне отримання зображень та аналіз тимчасової роздільної здатності. Важливо те, що він здатний обробляти широкий діапазон типів зразків, від делікатних рослинних тканин до складних оптоелектронних пристроїв.
Зменшення бар’єрів для флуоресцентного зображення
Люмінесцентне зображення стало незамінним у сучасній науці, відкриваючи приховану роботу молекул і живих організмів, невидимі для ока. Однак реалізація складних протоколів освітлення часто вимагає спеціальних знань у галузі оптики, електроніки та розробки програмного забезпечення, що є перешкодою для багатьох дослідників.
«Наша мета полягала в тому, щоб усунути цей бар’єр», — пояснив д-р Ян Когілл з École Normale Supérieure у Парижі, співавтор дослідження. «Ми створили систему, яку кожен може легко відтворити без спеціального навчання».
Наукова команда зробила революційний крок, забезпечивши повністю відкритий доступ до всіх необхідних ресурсів: повних файлів САПР, детальних інструкцій зі складання, протоколів калібрування та зручних утиліт керування Python. Використовуючи широкодоступні компоненти, більшість із яких надруковано на 3D-принтері, всю систему можна зібрати менш ніж за 25 000 євро, що є часткою від вартості порівнянних комерційних установок. Це значно знижує фінансові бар’єри для входу, дозволяючи невеликим лабораторіям і міждисциплінарним групам проводити дослідження, які раніше були доступні лише для великих установ з великими ресурсами.
Універсальний інструмент для широкого спектру застосувань
Модульна конструкція макроскопа забезпечує широкий діапазон джерел освітлення від ультрафіолетового до ближнього інфрачервоного діапазону довжин хвиль (405–740 нм) і дозволяє синхронізувати зображення зі швидкістю до 100 кадрів на секунду. Дослідники можуть налаштувати послідовності модуляції світла — за допомогою синусоїдальних, імпульсних шаблонів або нестандартних конструкцій — для точного дослідження динамічної поведінки фотоактивних систем.
Дослідники вже продемонстрували його широке використання в різних сферах:
-
Фізіологія рослин: Моніторинг поглинання гербіцидів рослинами Arabidopsis і вимірювання фотосинтетичної активності за допомогою методів динамічної флуоресценції.
-
Фотофізика білків: Розрізнення різних типів оборотно світлочутливих флуоресцентних білків на основі їхніх унікальних «кінетичних відбитків пальців» за допомогою передових методів візуалізації, таких як RIOM (Rectified Imaging on Optical Modulation).
-
Оптоелектронні пристрої: Картування залежної від частоти електролюмінесценції в сонячних елементах і світлодіодах, проливання світла на процеси перенесення заряду та рекомбінації в цих пристроях.
«Ці приклади лише дряпають поверхню того, що можливо», — каже доктор Людовік Жульєн, старший автор і координатор проекту DREAM. «Поєднуючи відкритий апаратний модуль із програмованим освітленням, ми прагнемо забезпечити як фундаментальні дослідження, так і практичні інновації в таких сферах, як ботаніка, оптоелектроніка та відновлювана енергетика».
Вірний своєму кодексу етики відкритої науки, проект DREAM зробив усі файли збірки, сценарії аналізу та експериментальні дані у вільному доступі на Zenodo. Дослідники закликають наукове співтовариство адаптувати, модифікувати та розширювати цю платформу.
«Це більше, ніж просто прототип, — підкреслює доктор Когілл. «Це сходинка з відкритим кодом для тих, хто хоче дослідити захоплюючий світ динамічної фотофізики».
