การถ่ายภาพด้วยแสงถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในการถ่ายภาพเซลล์ชีวภาพเนื่องจากลักษณะที่ไม่ทำลายล้างและปราศจากฉลาก ขณะนี้ทีมนักวิจัยในญี่ปุ่นได้รวมเอาเทคนิคทางแสงที่ใช้กันทั่วไป 2 วิธี ได้แก่ กล้องจุลทรรศน์เฟสเชิงปริมาณและการถ่ายภาพด้วยการสั่นสะเทือนของโมเลกุล เพื่อสร้างภาพที่มีรายละเอียดของเซลล์ชีวภาพที่มีชีวิต วิธีการใหม่นี้สามารถใช้เพื่อสังเกตการกระจาย
ของโมเลกุล
พื้นฐานในเซลล์เดี่ยว โดยอาจนำไปใช้ในด้านชีววิทยาและการแพทย์ การถ่ายภาพเชิงปริมาณ (QPI) เป็นเทคนิคที่ใช้วัดการกระจายตัวแบบ 3 มิติของดัชนีการหักเหของแสงในตัวอย่างโปร่งใส โดยการคำนวณการเปลี่ยนแปลงของคลื่นแสงเมื่อผ่านตัวอย่าง ดังนั้นจึงสามารถใช้เพื่อให้เห็นภาพโครงร่าง
ขาวดำของเซลล์ชีวภาพ ตลอดจนโครงร่างของโครงสร้างหลักภายใน ข้อมูลนี้สามารถใช้เพื่อสร้างภาพ 3 มิติของเซลล์ใหม่ได้ ในส่วนของการสร้างภาพสั่นระดับโมเลกุล (MVI) ให้ข้อมูลเกี่ยวกับพันธะทางชีวโมเลกุลตามการกระเจิงแสงแบบรามานหรือการดูดกลืนแสงช่วงอินฟราเรดกลาง (MIR)
เมื่อโมเลกุลถูกกระตุ้นด้วยแสง MIR จากเลเซอร์ โมเลกุลจะสั่นด้วยความถี่หนึ่งและทำให้สภาพแวดล้อมรอบๆ ร้อนขึ้น ในกระบวนการที่เรียกว่าโฟโตเทอร์มอลเอฟเฟกต์ ด้วยการใช้ความยาวคลื่นที่แตกต่างกันของแสง MIR กับตัวอย่างทางชีวภาพ นักวิจัยสามารถเลือกเพิ่มอุณหภูมิของพันธะเคมีบางประเภท
และระบุโครงสร้างทางชีวภาพ เช่น โปรตีนในเซลล์ ไขมัน หรือกรดนิวคลีอิก ทั้งสองเทคนิครวมกันในการทดลอง ทีมที่นำ เข้าด้วยกันเป็นกระบวนการเดียวที่มีความคล่องตัว หลังจากถ่ายภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์เฟสเชิงปริมาณของเซลล์ที่มีชีวิตโดยปิดแหล่งกำเนิดแสง MIR
จากนั้นจะทำการวัดซ้ำโดยเปิดแหล่งกำเนิดแสง ความแตกต่างระหว่างสองภาพเผยให้เห็นทั้งโครงร่างของโครงสร้างหลักภายในเซลล์และตำแหน่งที่แน่นอนของประเภทของโมเลกุลที่ถูกแสง MIR กระตุ้น
ในงานของพวกเขา Ideguchi และเพื่อนร่วมงานกล่าวว่าพวกเขารู้สึกประทับใจ
เมื่อได้
สังเกตลักษณะเฉพาะของการสั่นของโมเลกุลของโปรตีนเป็นครั้งแรก และเมื่อสัญญาณเฉพาะของโปรตีนนี้ปรากฏขึ้นในตำแหน่งเดียวกับนิวเคลียส ซึ่งเป็นโครงสร้างภายในนิวเคลียสของเซลล์ซึ่งมีปริมาณมาก คาดว่าจะมีโปรตีนแม้ว่าในปัจจุบันจะใช้เวลาประมาณ 50 วินาทีหรือมากกว่า
ในการจับภาพที่สมบูรณ์หนึ่งภาพ แต่ทีมงานของโตเกียวก็มั่นใจว่าพวกเขาสามารถเร่งกระบวนการได้โดยการรวมแหล่งกำเนิดแสง MIR ที่มีกำลังสูงกว่าและกล้องที่มีความไวสูงกว่าเข้ากับการตั้งค่าการทดลองของพวกเขา วิธีการซึ่งมีรายละเอียดอยู่ในสามารถนำมาใช้ในการศึกษากระบวนการทางชีวภาพ
นักฟิสิกส์ในสหรัฐอเมริกาได้คิดค้นวิธีการทำให้โฟตอนผลักกันโดยการส่งผ่านก๊าซอะตอมที่เย็นจัด ความสำเร็จที่น่าอัศจรรย์นี้อาจนำไปสู่การสร้าง “ผลึกโฟตอน” และสถานะควอนตัมที่แปลกใหม่ เช่น ฉนวน Mott โฟตอนมีมวลนิ่งเป็นศูนย์และมีประจุเป็นศูนย์ และเมื่อพวกมันพุ่งเข้าหากันด้วยความเร็วแสง
พวกมันแทบไม่รู้สึกถึงผลกระทบของกันและกัน อย่างไรก็ตาม นักฟิสิกส์ได้คิดค้นวิธีการต่างๆ เพื่อขยายปฏิสัมพันธ์ระหว่างโฟตอนและโฟตอนเล็กๆ นี้ที่ซับซ้อนและเปราะบางที่เกี่ยวข้องกับโรคเซลล์และการพัฒนาเซลล์ต้นกำเนิด และเพื่อตรวจสอบการส่งมอบยา นักวิจัยกล่าว ในการใช้งานดังกล่าว
สองสถานะของอะตอม หลังจากสำรวจความเป็นไปได้หลายอย่างแล้ว ทั้งสองกลุ่มได้คิดค้นและแสดงแผนภาพทางเลือกที่ประสบความสำเร็จ ซึ่งโฟตอนจะถูกจับคู่พร้อมกันกับสถานะอะตอมสองสถานะในอะตอมเดียวกัน “การรวมโฟตอนเข้าด้วยกันไม่ใช่แค่ครั้งเดียวแต่สองครั้งทำให้เรามีพารามิเตอร์อิสระ
อีกตัวหนึ่ง
ซึ่งเราสามารถเปลี่ยนมวลของอนุภาคโดยไม่ขึ้นกับดัชนีการหักเหของแสง” อธิบาย เมื่อใช้สิ่งนี้ นักวิจัยแสดงให้เห็นว่าโดยการปรับความยาวคลื่นของแสงที่ตกกระทบ พวกมันสามารถเปลี่ยนแปลงว่าโฟตอนออกจากก๊าซนั้นมีแนวโน้มที่จะทำร่วมกันมากหรือน้อยเกินกว่าที่คาดไว้โดยบังเอิญหรือไม่
พร้อมโฟตอน: “คุณต้องมีปฏิสัมพันธ์ที่น่ารังเกียจเพื่อให้มีโฟตอนติดขัด” เขาอธิบายว่า “ตอนนี้พวกเขาบรรลุพันธะที่น่ารังเกียจแล้ว และถ้าพวกเขาจัดการให้มีโหมดจำนวนจำกัดและเติมพวกมันได้ พวกเขาก็ควรจะได้ฉนวนสิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าพวกมันสามารถควบคุมได้ว่าโพลาริตอนในก๊าซจะดึงดูด
ถูกส่งสัญญาณอย่างชัดเจนโดยลักษณะเฉพาะของการสลายตัว ซึ่งเกิดขึ้นที่ตำแหน่งเดียวกันในเครื่องตรวจจับซิลิกอนเช่นเดียวกับนิวเคลียส และมีครึ่งชีวิต 55 วินาที ด้วยการ “แท็ก” สเปกตรัมแกมมาด้วยวิธีนี้ ทีมงานพบว่าความแตกต่างของพลังงานระหว่างการเปลี่ยนผ่านต่างๆ เป็นลักษณะเฉพาะ
ของสเปกตรัมจากนิวเคลียสที่หมุนและผิดรูปนักวิจัยยังใช้ข้อมูลเพื่อคำนวณการหมุนของสถานะการเปล่งแสง การเปลี่ยนผ่านของรังสีแกมมาทั้งหมดสี่ครั้งถูกระบุและกำหนดให้กับการสลายตัวของน้ำตกที่เริ่มต้นจากระดับการหมุนด้วยโมเมนตัมเชิงมุม 12 หน่วยและความเท่าเทียมกันในเชิงบวก (12 + )
(พาริตีคือเลขควอนตัมที่สามารถรับค่าเป็น +1 หรือ -1 ได้) จากการเปลี่ยนผ่านที่เป็นไปได้ 6 ครั้ง ไม่พบค่าต่ำสุด 2 ค่าเนื่องจากนิวเคลียสชอบถ่ายโอนพลังงานไปยังอิเล็กตรอนของอะตอมมากกว่าปล่อยรังสีแกมมาที่ต่ำ พลังงานการเปลี่ยนแปลง ทีมงานได้อนุมานพารามิเตอร์การเสียรูป
จากความแตกต่างของพลังงานของรังสีแกมมาที่มาจากสถานะการหมุนที่แตกต่างกัน และพบว่ามันสอดคล้องกับค่าที่ทำนายโดยทฤษฎีอย่างดีเยี่ยม นักวิจัยพบว่า 254ไม่มีนิวเคลียสใดเป็นรูปทรงกลมโพรเลต (หรือรูปทรงลูกรักบี้) หรือผลักกันหรือไม่ นักวิจัยได้สาธิตการผลักกันสามตัวระหว่างโพลาริตอน จำเป็นต้องสังเกตเซลล์เป็นระยะเวลานานโดยไม่รบกวนเซลล์เหล่านั้น
credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
