En imagerie biologique, les chercheurs visent à obtenir de la 3D, à grande vitesse et à haute résolution, avec un faible photoblanchiment et une phototoxicité. Le microscope à fluorescence à feuille de lumière (LSFM) aide à atteindre cet objectif. Basé sur un schéma d’excitation et de détection unique, le LSFM peut imager des spécimens vivants avec une résolution spatio-temporelle élevée et un faible photoblanchiment. Il a montré un grand potentiel pour l’imagerie 3D d’échantillons biologiques.
Le principe de la technologie LSFM est d’éclairer l’échantillon avec une fine nappe de lumière puis de collecter la fluorescence émise le long de l’axe perpendiculaire à la transmission de la nappe de lumière. Par conséquent, seuls les fluorophores proches du plan focal sont excités et détectés. L’utilisation d’une feuille de lumière plus fine améliore la résolution axiale, tandis qu’une feuille de lumière plus longue améliore le champ de vision (FoV) et la vitesse d’imagerie. Des compromis sont nécessaires, car il est difficile de générer une nappe de lumière fine et uniforme.
Plusieurs feuilles de lumière peuvent être carrelées pour générer une feuille de lumière virtuelle avec un rapport d’aspect plus élevé. Cependant, plusieurs faisceaux introduisent également des lobes secondaires, diminuant la résolution axiale et la section optique. La microscopie à feuille de lumière à balayage axial (ASLM) utilise une fente pour rejeter les lobes latéraux. Il utilise l’obturateur roulant du sCMOS, qui sert naturellement de fente, pour synchroniser le balayage du faisceau. ASLM peut imager un FoV arbitrairement grand avec une résolution axiale optimale. Cependant, le signal de fluorescence à l’extérieur de l’obturateur roulant sera rejeté, donc un FoV plus grand se fait au prix d’une efficacité photonique plus faible.
Une équipe de recherche du Centre de recherche conjoint UTS-SUSTech pour les dispositifs de matériaux biomédicaux a récemment développé une méthode efficace en photons pour agrandir le FoV. Comme rapporté dans Nexus photonique avancél’équipe a adopté une technique d’imagerie à super résolution, la microscopie à balayage d’image (ISM), pour développer la microscopie à feuille de lumière à balayage latéral améliorée par ISM (iLSLM).
Dans iLSLM, une « aiguille lumineuse » est d’abord générée en balayant axialement un faisceau focalisé. Lorsque l’image de l’aiguille lumineuse est capturée, l’attribution de pixels est appliquée pour générer une feuille de lumière virtuelle plus fine. Ensuite, « l’aiguille de lumière » est balayée latéralement pour former une feuille de lumière complète. Contrairement à la fente, l’affectation des pixels améliore la section optique et la résolution axiale sans sacrifier l’efficacité des photons.
Les chercheurs ont découvert que l’iLSLM et l’ASLM sont bien meilleurs que la feuille de lumière à focalisation balayée (SFLM) conventionnelle en résolution axiale et en coupe optique, et l’iLSLM surpasse l’ASLM lorsqu’une efficacité photonique > 55 % est requise. Cependant, les travaux actuels d’iLSLM sont basés sur la réaffectation numérique des pixels, ce qui réduit considérablement la vitesse d’imagerie. À l’avenir, les chercheurs exploreront la réaffectation de pixels optiques pour atteindre la même vitesse d’imagerie que l’ASLM. Pendant ce temps, iLSLM conviendra aux applications où le photoblanchiment est un problème grave ou où l’échantillon est sensible à la phototoxicité.
Plus d’information:
Liang Qiao et al, microscopie à feuille de lumière à balayage latéral améliorée par la réaffectation de pixels pour une imagerie volumétrique efficace en photons, Nexus photonique avancé (2022). DOI : 10.1117/1.APN.2.1.016001