Ученые разработали эндоскоп для наблюдения клеток в организме

Новый способ наблюдения за клеточными объектами разработали физики университета Эксетера, 18 июня сообщает журнал Nature Communications.

Ученые разработали способ управления светом, проходящим через тонкое оптическое волокно, для наблюдения за микрообъектами в клеточном масштабе. В будущем это поможет изготавливать медицинские эндоскопы нового поколения.

Обычные эндоскопы имеют размеры порядка миллиметров и ограниченное разрешение, поэтому их нельзя использовать для осмотра отдельных клеток. Одиночные оптические волокна примерно в 10 раз уже и позволяют получать изображения с гораздо более высоким разрешением -достаточным для изучения особенностей отдельных клеток непосредственно внутри живой ткани. Обычно клетки можно увидеть только после того, как их вынесли за пределы тела и поместили в микроскоп.

Дело в том, что мы не можем напрямую смотреть через оптические волокна, так как они искажают свет, проходящий через них. Эту проблему можно решить, сначала откалибровав оптическое волокно, чтобы понять, как оно размывает изображения, а затем использовать эту информацию о калибровке в качестве ключа для расшифровки изображений.

Однако ключ неустойчив и легко изменяется, если волокно изгибается или скручивается, что делает развертывание этой технологии в реальных клинических условиях в настоящее время очень сложным. Чтобы преодолеть эту проблему, ученые разработали новый способ отслеживания изменений ключа расшифровки изображения во время использования волокна. Это позволяет поддерживать изображение с высоким разрешением даже при использовании микроэндоскопа на основе одного волокна.

Исследователи достигли этого, позаимствовав концепцию, используемую в астрономии при наблюдениях сквозь атмосферную турбулентность. Метод основан на использовании «путеводной звезды», которая в случае эндоскопа представляет собой небольшую ярко флуоресцирующую частицу на конце волокна. Свет от частицы кодирует, как изменяется ключ, когда волокно изгибается, таким образом, гарантируя, что изображение не будет искажено.

Это серьезный шаг вперед в разработке гибких ультратонких эндоскопов. Такие устройства визуализации могут использоваться для направления биопсийных игл в нужное место и помогают идентифицировать больные клетки в организме.