تصویربرداری از بافت‌های زنده با الهام از ماهیگیری

گروهی از محققان آمریکایی با الهام از روش‌های ماهیگیری روشی به‌نام «trolling AFM» ابداع کرده‌اند که امکان مطالعه نمونه‌های زیستی نرم در یک مایع را با تفکیک‌پذیری و کیفیت بالا فراهم می‌آورد.

ماهیگیران ماهر می‌دانند که آب متلاطم ماهیگیری را سخت می‌کند، بنابراین
سعی می‌کنند تکان‌های شدیدی به قایق ندهند. حال به لطف یک روش میکروسکوپی
جدید، محققان زیست‌شناسی سلولی نیز می‌توانند از این توصیه بهره‌مند شوند.

گروهی از محققان دانشگاه ایلینویز به رهبری پروفسور مین فنگ یو، استاد علوم
و مهندسی مکانیک روشی به‌نام «trolling AFM» ابداع کرده‌اند که امکان
مطالعه نمونه‌های زیستی نرم در یک مایع را با تفکیک‌پذیری و کیفیت بالا
فراهم می‌آورد.

مجید میناری، فارغ‌التحصیل جدید گروه یو و نویسنده اول مقاله مربوط به این
کار می‌گوید: «ما یک روش بسیار حساس برای تصویربرداری با تفکیک‌پذیری بالا
از نمونه‌های زیستی نرم همچون سلول‌های زنده در شرایط فیزیولوژیکی آنها
ابداع کرده‌ایم. ما توانستیم فاکتورهای کیفیت تصاویر حاصل از میکروسکوپی
نیروی اتمی را تا ۱۰۰ برابر بهبود بخشیم». میناری در حال حاضر استاد
دانشگاه تگزاس-دالاس است.

 
زمانی که دانشمندان می‌خواهند از سلول‌ها، بافت‌ها یا نمونه‌های زیستی دیگر
تصویربرداری کنند، باید نمونه را در یک مایع قرار دهند تا زنده بماند. این امر
مشکلاتی برای AFM ایجاد می‌کند، زیرا پایه لرزانک میکروسکوپ نیز باید درون مایع فرو
رود.

سلول‌ها و بافت‌های زیستی چنان نرم هستند که اگر روبشگر AFM روی سطح آنها کشیده
شود، به‌جای خواندن نمونه آنها را دچار آسیب کرده و یا جابه‌جا می‌کند. بنابراین
AFM باید در حالت نوسانی عمل کند. در این حالت نوک میکروسکوپ به نرمی روی سطح نمونه
ضربه زده و مقاومت آن را می‌سنجد. اما ایجاد نوسان در یک مایع توسط پایه AFM که در
مقایسه با تفکیک‌پذیری مورد نظر بسیار بزرگ محسوب می‌شود، موجب ایجاد امواجی در پشت
سر نوسانگر شده و قضیه را پیچیده‌تر می‌کند.

این امواج که توسط پایه بزرگ AFM ایجاد می‌شوند، نویزهای بسیار قوی تولید کرده و
خواندن اطلاعات حاصل از AFM را بسیار دشوار می‌سازند. برای تقویت سیگنال واقعی،
نوسانگر باید ضربات محکم‌تری به نمونه وارد کند. در این صورت نیز سلول دچار تغییر
شکل شده و تنها عناصر ساختاری بزرگ و سفت همانند هسته در تصویربرداری دیده می‌شوند.

گروه یو برای حل این مشکل به پایه نوسانگر اجازه دادند که در بیرون از مایع و در
هوا نوسان کند، در حالی که نمونه همچنان درون مایع قرار داشت. آنها یک نانوسوزن
بسیار باریک به انتهای روبشگر متصل کرده و نوک آن را کشیده‌تر کردند. این نانوسوزن
بسیار ریز بوده و جابه‌جایی مایع توسط آن بسیار کم و نامحسوس است. بدین ترتیب شدت
نویز کاهش یافته و امکان تصویربرداری از بافت‌های نرم فراهم می‌شود.

جزئیات این کار در مجله Nanotechnology منتشر شده است.