ابتكر باحثون من جامعة طوكيو مجهرًا جديدًا قويًا يلتقط الضوء المتناثر للأمام والخلف في الوقت نفسه، مما يسمح للعلماء برؤية كل شيء بدءًا من هياكل الخلايا الكبيرة إلى الخلايا الصغيرة. مقياس النانو جزيئات في طلقة واحدة.

طور الباحثون في جامعة طوكيو نوعًا جديدًا من المجهر يمكنه اكتشاف الإشارات على مدى كثافة أكبر بـ 14 مرة من المجاهر القياسية. تعمل هذه التقنية بدون ملصقات، مما يعني أنها لا تتطلب أصباغ أو بقع فلورسنت إضافية. ولهذا السبب، فإن هذه الطريقة لطيفة على الخلايا الحية ومناسبة للمراقبة على المدى الطويل، مما يجعلها جذابة للاختبار ومراقبة الجودة في إعدادات التكنولوجيا الحيوية والصيدلانية. تم وصف العمل اليوم (14 نوفمبر) في المجلة اتصالات الطبيعة.

موازنة الحساسية والمقياس في التصوير الحديث

لقد كانت المجاهر أدوات أساسية للاكتشاف العلمي منذ القرن السادس عشر، ولكن كل تقدم كبير كان يتطلب عادةً أدوات ليست أكثر دقة فحسب، بل أكثر تخصصًا أيضًا. ونتيجة لذلك، غالبًا ما تتضمن أساليب التصوير المتقدمة اليوم مقايضات صعبة بين ما يمكنهم رؤيته وكيف يرونه. يستخدم الفحص المجهري الكمي (QPM) الضوء المتناثر للأمام للكشف عن الهياكل على المستوى المجهري (في هذه الدراسة، أكثر من 100 نانومتر)، لكنه لا يستطيع الوصول إلى ميزات أصغر بكثير.

من الناحية العملية، غالبًا ما يتم استخدام QPM لالتقاط الصور الثابتة للبنية الخلوية المعقدة. يتخذ الفحص المجهري للتشتت التداخلي (iSCAT) نهجًا مختلفًا من خلال الاعتماد على الضوء المبعثر الخلفي ويمكنه التقاط هياكل صغيرة مثل البروتينات المفردة. وهذا ما يجعله قويًا في “تتبع” الجزيئات الفردية ومتابعة التغيرات السريعة داخل الخلايا، لكنه لا يقدم منظور الخلية الكاملة الواسع الذي يوفره QPM.

استراتيجية قياس الضوء ثنائي الاتجاه

يقول هوري، أحد المؤلفين الأوائل: “أود أن أفهم العمليات الديناميكية داخل الخلايا الحية باستخدام طرق غير جراحية”.

مسترشدًا بهذا الهدف، استكشف الفريق ما إذا كان جمع الضوء المسافر في كلا الاتجاهين في وقت واحد يمكن أن يكسر المفاضلة المعتادة ويلتقط نطاقًا واسعًا من أحجام الجسيمات وحركاتها في إطار واحد. ولتقييم هذه الفكرة والتحقق من أن المجهر المصمم خصيصًا يعمل على النحو المنشود، ركزوا على ما يحدث أثناء موت الخلايا. في إحدى التجارب، سجلوا صورة واحدة تحتوي على معلومات من الضوء المتحرك للأمام والخلف.

فصل الإشارات بدقة عالية

ويوضح تودا، وهو مؤلف أول آخر، قائلاً: “كان التحدي الأكبر الذي واجهنا هو الفصل الواضح بين نوعين من الإشارات من صورة واحدة مع الحفاظ على مستوى منخفض من الضوضاء وتجنب الخلط بينهما”.

ومن خلال معالجة البيانات بعناية، نجح الباحثون في قياس حركة مكونات الخلية الأكبر (الدقيقة) وكذلك الجزيئات الأصغر بكثير (النانو). كما أتاحت لهم مقارنة الإشارات المتناثرة للأمام والخلف تقدير حجم كل جسيم ومعامل انكساره، وهي خاصية تصف مدى قوة انحناء الضوء أو تبعثره عندما يواجه الجسيم.

نحو تصوير الإكسوسومات والفيروسات

يقول تودا: “نحن نخطط لدراسة جسيمات أصغر”، وهو يفكر بالفعل في الأبحاث المستقبلية، “مثل الإكسوسومات والفيروسات، وتقدير حجمها ومعامل انكسارها في عينات مختلفة. ونريد أيضًا الكشف عن كيفية تحرك الخلايا الحية نحو الموت من خلال التحكم في حالتها والتحقق مرة أخرى من نتائجنا باستخدام تقنيات أخرى”.

المرجع: “الفحص المجهري الكمي ثنائي الاتجاه” 14 نوفمبر 2025، اتصالات الطبيعة.
دوى: 10.1038/s41467-025-65570-ث

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل, يكتشف، و أخبار.