3D yazıcıyla basılan aña yerleştirmeler tek nesneli ışık levha mikroskobunu ticari numune hazırlamalarına taşıdı

Rice Üniversitesi Kimya Bölümü’nden araştırmacı Anna-Karin Gustavsson ve ekibi, biyologların bir numunenin ince dilimini seçici şekilde aydınlatmasını sağlayan ışık levha mikroskobunu tek nesne (objektif) ile çalıştırıp ticari olarak satılan numune hazırlamalarında kullanabilecekleri yeni bir yöntem geliştirdi. Yöntem, 3D nanoprinting teknolojisiyle üretilen ve içeride ayna görevi gören yerleştirmeler sayesinde arka plan ışığını azaltırken fotoboyama ve numune hasarını da düşürüyor. Araştırma ekibi, geliştirdiği açık tasarım dosyalarıyla yöntemin laboratuvarlara kolayca yayılmasını hedefliyor.

Işık levha mikroskobu, bir numenenin yalnızca ince bir dilimini aydınlatarak görüntü kontrastını artırır; arka plan ışığını azaltırken numeneye nazik davranır ve fotoboyama ile fotohasarı minimize eder. Bu özellikler nedeniyle canlı hücre ve organizma çalışmalarında sıkça tercih edilen yöntem, şimdiye kadar genellikle iki nesne ya da özel numune hazırlamaları gerektiriyordu.

Mikroakışkan çiplerin içinde yansıyan ışık

Gustavsson, çalışmaya ışık levha mikroskobunu mikroakışkan çiplerde kullanılmaya uygun hale getirmekle başladı. Çipler, araştırmacıların hücreleri farklı koşullarda inceleyebilecekleri küçük kanallara sahiptir. Bu uyarlama sırasında araştırma ekibi, ışık levhasını çip içindeki numeneye yansıtarak çalışan tek nesneli bir yaklaşım geliştirdi.

“Bunun öncesi ışık levha mikroskobu genellikle iki nesne ya da özel numune hazırlamaları gerektiriyordu. Bu yeni yöntem, ışık levha mikroskobunu çoğu ticari olarak satılan numune hazırlamasında tek nesne ile kullanmamızı sağlıyor.”

Anna-Karin Gustavsson, çalışmanın sorumlu yazarı ve Rice Üniversitesi kimya profesörü

“Işık levhasının yansıması için sitotoksik olmayan bir aña yerleştirmeyi 3D nanoprint edebileceğimiz farkına vardık. Ardından bu yaklaşımı, arka plan floresansını, fotoboyamayı ve fotohasarı doğrudan çip içinde azaltacak şekilde tek nesneli ışık levha görüntülemesinde kullanabildik.”

Nahima Saliba, çalışmanın ilk yazarlarından biri ve Rice Üniversitesi mezunu

Yerleştirmeler standart numune hazırlamalarına uyuyor

Araştırmacılar, tek nesneli yöntemi mikroakışkan çiplerin ötesine taşımaya karar verdi; bu çiplerle çalışmak daha karmaşık olabilir ve tüm numenelere uygun değildir. İşin püf noktası, ticari olarak satılan numune hazırlamalarına tam oturan yerleştirmelerin üretimi için bir süreç geliştirmek oldu.

“Yeni yaklaşımımızla artık çoğu numune hazırlama türüne birleşik bir yerleştirmeyi koyabilir, hücreleri ekleyip deneylerimiz için hücreleri büyütüp işeme devam edebiliriz. Görüntüleme zamanı geldiğinde aña, numeneden gelen ışığı algıladığımız nesneden aynı nesne üzerinden ışık levhasını oluşturup yönetmemizi sağlıyor.”

Siyang Cheng, çalışmanın ilk yazarlarından biri ve lisansüstü öğrenci

“Tek nesneli ışık levha mikroskobumuz görüntüleme sırasında arka plan ışığını azaltıyor, böylece ilgilendiğiniz bireysel molekülleri görmeniz kolaylaşıyor. Ayrıca ışığın yol açtığı zararı ve fotoboyamayı da azaltıyor.”

Siyang Cheng

Açık tasarımlar yayılmayı kolaylaştırıyor

Yerleştirmeler 3D nanoprinting ile üretildiği için, en yaygın olarak bulunan numune hazırlamalarına uygun yerleştirmeleri kolayca tasarlayıp basabilmek mümkün. Gustavsson’un laboratuvarı zaten çok yaygın kullanılan birçok numune hazırlaması için tasarım içeren CAD dosyalarını oluşturup açık erişime sundu.

“Bu, ışık levha mikroskobunun daha gelişmiş bir versiyonunu; seçici aydınlatma türünden yararlanacak sistemlere sahip herkes için erişilebilir kılıyor. Numune hazırlama iş akışlarını değiştirmeden, numeneye daha az zarar vererek daha iyi görüntüleme olanakını sağlıyor.”

Anna-Karin Gustavsson

Araştırma, Nano Letters dergisinde “Versatile and Scalable Reflective Micromirrors for Single-Objective Light Sheet Microscopy” başlıklı makaleyle yayımlandı. Makalenin DOI’si 10.1021/acs.nanolett.6c01709 olarak kaydedildi.