Technique PRISM : brise la limite de diffraction pour imagerie cellulaire vivante 4D

Chercheurs développent nouvelle technique (PRISM) observant au-delà de la diffraction de la lumière.

Capture vues exceptionnelles inside cellules vivantes via imagerie super-résolution spatiale et temporelle.

Contexte : limites imagerie fluorescence champ large

Depuis décennies : méthodes imagerie fluorescence champ large (PALM, STORM) pour structures subcellulaires. Nécessitent centaines/milliers images brutes séquences longues. Augmenter résolution spatiale diminue résolution temporelle.

Chercheurs EPFL (Lausanne, Suisse) : système capturant vues exceptionnelles inside cellules vivantes via super-résolution spatiale ET temporelle (espace ET temps).

Nouvelle plateforme microscopie, PRISM (Phase Retrieval Instrument with Super-resolution Microscopy), observe au-delà diffraction lumière. Intègre microscopie 3D et technique novel récupération phase lumière blanche 3D.

Combine résolution spatiale fluorescence super-résolution et spécificité moléculaire avec imagerie phase quantitative haute vitesse et sensible, permettant imagerie multimodale 4D.

Fonctionnement microscopie 4D cellulaire

Filtrage Fourier pour extraire phase quantitative 3D depuis empilement images lumière blanche. Explication imagerie phase bright-field profondeur-résolue via formation image 3D partiellement cohérente.

Démonstration concept : récupération données phase 3D haute résolution cellules stables depuis grand empilement intensités z-déplacées. PRISM développé pour acquisition concurrente 8 plans — imagerie phase 3D haute vitesse volume 2,5×50×50 µm. Enfin, imagerie séquentielle échantillons cellules 3D microscopie phase et imagerie fluctuation optique super-résolution (SOFI).

SOFI : imagerie 3D cellule vivante ~1 seconde/image reconstruite résolution temporelle microscope multi-plan. Évaluation quantitative paramètres moléculaires, tolère densités étiquetage élevées.

Référence : Nature Photonics | doi:10.1038/s41566-018-0109-4 | EPFL

En termes simples : PRISM = add-on plateformes microscopie champ large actuelles, implémentation simple/rapide imagerie fluorescence super-résolution 3D et phase quantitative 3D. Nouveau système = meilleure opportunité observer physiologie temporelle et spatiale complexe cellules vivantes.

Détails techniques

Cellule observée technique PRISM.

Basé équation onde Helmholtz, technique embedée cadre théorème Wiener-Khintchine. Décodage phase données axe z : calcul interférence diffusion faible forward.

Algorithme efficace récupération données phase 3D depuis empilement intensités volumique acquis. Grande ouverture numérique détection et illumination Köhler lumière blanche → imagerie phase quantitative stable haute résolution sans speckle cellules vivantes. Simulations vérifiées : résolution axiale 350×560 nm.

Procédure permet transformer microscope bright-field conventionnel en microscope phase 3D simple, rapide, fiable, répondant attentes nombreuses investigations/applications sciences vie et biologie.