ديسمبر 21،
تقنية تصوير جديدة تلتقط موجة صادمة تمر عبر خلية بيولوجية، مما يعرض التقدم في التصوير بالنانو ثانية.
تعمل دائرة الطيف، وهي نظام جديد، على سد الفجوة بين الكاميرات الإلكترونية التقليدية والتصوير البصري، مما يتيح الحصول على صور أكثر وضوحًا وأسرع.
تتيح هذه التقنية التصوير الفوتوغرافي عالي السرعة عبر نطاق زمني واسع، من البيكو ثانية إلى المللي ثانية، مع تعريف محسّن وتقليل الضبابية.
تمتد تطبيقات هذه التقنية إلى العلوم والطب والصناعة، وخاصة في مراقبة وتحليل العمليات فائقة السرعة.
وتشمل الخطط المستقبلية استخدام تقنية التصوير لدراسة تفاعلات الخلايا مع الموجات الصوتية وتحسين تقنيات المعالجة بالليزر.
صور لموجة صدمة تحت الماء تتحرك عبر خلية هيلا. وباستخدام هذه التقنية الجديدة، تمكن الباحثون من رؤية الفرق بين كيفية تحرك موجة الصدمة داخل وخارج الخلية المغمورة في الماء. وأشاروا إلى أن النتائج تشير إلى أن بنية الخلية تتغير مع موضع واجهة الموجة المرئية (كما هو موضح في الخط الأحمر / البرتقالي في الصورة). (الصورة: 2023 سايكي وآخرون.)
تم التقاط صور الاستئصال بالليزر باستخدام نطاق زمني واسع للغاية وكاميرا عالية السرعة. وبتطبيق تقنية التصوير الجديدة هذه، تمكن الباحثون من رؤية انتشار موجة الصدمة والبلازما وتقدم المعالجة بالليزر على نطاقات زمنية متعددة (حوالي 10-100 بيكو ثانية، وحوالي 1-10 نانو ثانية، وحوالي 1-100 مللي ثانية). (الصورة: 2023 سايكي وآخرون.)
وقال كييتشي ناكاجاوا، الأستاذ المشارك من قسم الهندسة الحيوية وقسم الهندسة الدقيقة في جامعة طوكيو: "يمكننا أن نرى التفاعل بين العمليات الفيزيائية المختلفة التي تحدث مع مرور الوقت، وكيف تتشكل". "توفر تقنيتنا فرصًا للكشف عن ظواهر عالية السرعة مفيدة ولكنها غير معروفة من خلال تمكيننا من مراقبة وتحليل مثل هذه العمليات فائقة السرعة.
"بعد ذلك، نخطط لاستخدام تقنية التصوير لدينا لتصور كيفية تفاعل الخلايا مع الموجات الصوتية، مثل تلك المستخدمة في العلاج بالموجات فوق الصوتية وموجات الصدمة. ومن خلال القيام بذلك، نهدف إلى فهم العمليات الفيزيائية الأولية التي تنشط التأثيرات العلاجية اللاحقة في جسم الإنسان. يريد الفريق أيضًا استخدام دائرة الطيف لتحسين تقنيات المعالجة بالليزر، من خلال تحديد المعلمات الفيزيائية التي من شأنها تمكين التصنيع بشكل أسرع وأكثر دقة وأكثر اتساقًا وفعالية من حيث التكلفة.
"لقد انبهرنا دائمًا بقوة التصور لفهم الظواهر المعقدة. وقال ناكاجاوا: "لقد جذبتنا فرصة اكتشاف وإظهار أجزاء من العالم كانت مخفية من قبل إلى هذا المجال". "نتوقع تقديم مساهمات واسعة في مجالات مختلفة، من الطب الحيوي إلى التصنيع والمواد والبيئة والطاقة."
(أخبار Nanowerkتم تصوير موجة صدمية مجهرية وهي تمر عبر خلية بيولوجية واحدة، وذلك بفضل تقنية تصوير جديدة. يستخدم التصوير الفوتوغرافي بالنانو ثانية كاميرات إلكترونية فائقة السرعة لالتقاط صور بسرعة جزء من مليار من الثانية. ومع ذلك، عادة ما تكون جودة الصورة ووقت التعرض محدودين. الآن، تمكن فريق بقيادة باحثين في جامعة طوكيو من الحصول على صور فائقة الدقة تم التقاطها على فترات زمنية متعددة وبسرعة عالية باستخدام نظام أطلقوا عليه اسم دائرة الطيف. تعمل دائرة الطيف على سد الفجوة بين التصوير البصري والكاميرات الإلكترونية التقليدية، مما يتيح التصوير بسرعات فائقة مع ضبابية أقل ودقة أكبر. ولهذه التكنولوجيا تطبيقات محتملة في مجالات العلوم والطب والصناعة. وقد تم نشر البحث في علم السلف ("التصوير البصري بلقطة واحدة مع دائرة الطيف التي تعمل على سد الجداول الزمنية في التصوير الفوتوغرافي عالي السرعة").
الوجبات السريعة الرئيسية
صور لموجة صدمة تحت الماء تتحرك عبر خلية هيلا. وباستخدام هذه التقنية الجديدة، تمكن الباحثون من رؤية الفرق بين كيفية تحرك موجة الصدمة داخل وخارج الخلية المغمورة في الماء. وأشاروا إلى أن النتائج تشير إلى أن بنية الخلية تتغير مع موضع واجهة الموجة المرئية (كما هو موضح في الخط الأحمر / البرتقالي في الصورة). (الصورة: 2023 سايكي وآخرون.)
البحث
أنت تنتظر بالكاميرا اللحظة المناسبة تمامًا. فجأة، يمر هدفك بسرعة ولم تنقر على زر الغالق إلا بالكاد. فقده. يمكن أن يكون التوقيت هو كل شيء في التصوير الفوتوغرافي، ويشكل التقاط الصور بسرعة عالية تحديًا خاصًا. ولكن بفضل التقدم في تكنولوجيا الكاميرا، يمكننا هذه الأيام رؤية العالم كما لم يحدث من قبل. سواء كان ذلك بسبب العرق على جبين راكب دراجة متسابق، أو التركيز في عيون الصقر المنقض، أو، مع هذا التحسين الأخير في التصوير الفوتوغرافي بالنانو ثانية، حركة موجة الصدمة التي تمر عبر خلية مفردة مجهرية بسرعة عالية. "لأول مرة في التاريخ، على حد علمنا، لاحظنا بشكل مباشر التفاعل بين الخلية البيولوجية وموجة الصدمة، وأثبتنا تجريبيا أن سرعة موجة الصدمة التي تنتشر داخل الخلية أسرع من خارج الخلية. وأوضح تاكاو سايكي، طالب الدكتوراه من قسم الهندسة الدقيقة بجامعة طوكيو. "علاوة على ذلك، مكننا نهجنا من إظهار التصوير الفوتوغرافي عالي السرعة عبر نطاق زمني واسع، والذي يتضمن البيكو ثانية (واحد على تريليون من الثانية)، والنانو ثانية (واحد على المليار من الثانية) والميلي ثانية (واحد على الألف من الثانية) ) الجداول الزمنية. يعد التقاط صور واضحة للخلايا دون التأثير على بنيتها أو التسبب في تلفها أمرًا صعبًا للغاية. لالتقاط الصور بأمان، طور الباحثون دائرة بصرية دقيقة، وهي دائرة تستخدم الضوء بدلاً من الكهرباء، والتي أطلقوا عليها اسم دائرة الطيف. باستخدام دائرة الطيف، قاموا بإنشاء نبضات ليزر غير ضارة، والتي قاموا بضبطها لإصدارها في أوقات مختلفة. ومن خلال الجمع بين هذه التقنية وتقنية التصوير البصري ذات اللقطة الواحدة الحالية والتي تسمى التصوير الفوتوغرافي لرسم الخرائط الضوئية بالكامل بتوقيت متسلسل، أو STAMP، تمكنوا من التقاط سلسلة من الصور بدقة أعلى وأقل ضبابية مما كان متاحًا في السابق. استخدم الفريق نفس التقنية للنظر في تأثيرات الاستئصال بالليزر على الزجاج. يعد الاستئصال بالليزر مفيدًا لإزالة المواد الصلبة من السطح بدقة ويستخدم في كل من الصناعة والطب. ركز الباحثون نبضة ليزر فائقة القصر بطول 35 فيمتو ثانية فقط (الفيمتو ثانية واحدة تساوي جزءًا من كوادريليون من الثانية) على لوح زجاجي. وباستخدام دائرة الطيف، لاحظوا تأثير الليزر وموجات الصدمة الناتجة وتأثيره على الزجاج على مدى البيكو ثانية والنانو ثانية والميلي ثانية.
تم التقاط صور الاستئصال بالليزر باستخدام نطاق زمني واسع للغاية وكاميرا عالية السرعة. وبتطبيق تقنية التصوير الجديدة هذه، تمكن الباحثون من رؤية انتشار موجة الصدمة والبلازما وتقدم المعالجة بالليزر على نطاقات زمنية متعددة (حوالي 10-100 بيكو ثانية، وحوالي 1-10 نانو ثانية، وحوالي 1-100 مللي ثانية). (الصورة: 2023 سايكي وآخرون.)
وقال كييتشي ناكاجاوا، الأستاذ المشارك من قسم الهندسة الحيوية وقسم الهندسة الدقيقة في جامعة طوكيو: "يمكننا أن نرى التفاعل بين العمليات الفيزيائية المختلفة التي تحدث مع مرور الوقت، وكيف تتشكل". "توفر تقنيتنا فرصًا للكشف عن ظواهر عالية السرعة مفيدة ولكنها غير معروفة من خلال تمكيننا من مراقبة وتحليل مثل هذه العمليات فائقة السرعة.
"بعد ذلك، نخطط لاستخدام تقنية التصوير لدينا لتصور كيفية تفاعل الخلايا مع الموجات الصوتية، مثل تلك المستخدمة في العلاج بالموجات فوق الصوتية وموجات الصدمة. ومن خلال القيام بذلك، نهدف إلى فهم العمليات الفيزيائية الأولية التي تنشط التأثيرات العلاجية اللاحقة في جسم الإنسان. يريد الفريق أيضًا استخدام دائرة الطيف لتحسين تقنيات المعالجة بالليزر، من خلال تحديد المعلمات الفيزيائية التي من شأنها تمكين التصنيع بشكل أسرع وأكثر دقة وأكثر اتساقًا وفعالية من حيث التكلفة.
"لقد انبهرنا دائمًا بقوة التصور لفهم الظواهر المعقدة. وقال ناكاجاوا: "لقد جذبتنا فرصة اكتشاف وإظهار أجزاء من العالم كانت مخفية من قبل إلى هذا المجال". "نتوقع تقديم مساهمات واسعة في مجالات مختلفة، من الطب الحيوي إلى التصنيع والمواد والبيئة والطاقة."
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64295.php
