ثبت لحظات اولیه زندگی با دوربین‌های کوانتومی

پیشرفت در روش‌های تصویربرداری زیستی و فناوری‌های مرتبط با لقاح آزمایشگاهی (IVF)

دانشمندان دانشگاه آدلاید برای نخستین بار از دوربین‌هایی که برای اندازه‌گیری‌های در سطح کوانتومی طراحی شده‌اند، جهت تصویربرداری از جنین‌های زنده استفاده کردند.

به گزارش ساینس دیلی، محققان مرکز نور برای زندگی در این دانشگاه، نحوه استفاده از فناوری‌های تصویربرداری فوق‌حساس، به‌ویژه جدیدترین مدل‌های دوربین‌هایی که قادر به شناسایی و شمارش فوتون‌های منفرد (بسته‌های انرژی نوری) در هر پیکسل هستند، را در علوم زیستی مورد بررسی قرار دادند.

حداقل‌سازی نوردهی برای تصویربرداری سالم‌تر

کیشان دولاکیا مدیر این مرکز تأکید کرد که شناسایی فوتون‌های منفرد برای مشاهده فرآیند‌های زیستی در حالت طبیعی آنها حیاتی است. این روش به دانشمندان امکان می‌دهد تا سلول‌های زنده را با کمترین میزان نور ممکن روشن کنند و عملکرد طبیعی آنها را حین تصویربرداری حفظ نمایند.

وی افزود: «آسیب ناشی از نوردهی یک نگرانی جدی است که اغلب نادیده گرفته می‌شود. استفاده از کمترین سطح نور ممکن، همراه با این دوربین‌های بسیار حساس، برای درک زیست‌شناسی در سلول‌های زنده و در حال رشد بسیار مهم است.»

کاربرد فیزیک کوانتومی در میکروسکوپی مدرن

این تیم تحقیقاتی که شامل زین پیترکوویچ، آویناش اوپادهیا، رامسس باوتیستا گونزالز، مگان لیم، کریس پرلا، آدمیر باجرکتاروویچ و استاد راهنما کایلی دانینگ از گروه موفقیت تولیدمثلی در مؤسسه تحقیقاتی رابینسون بود، فناوری مورد نظر را در یک آزمایش پیش‌بالینی برای تصویربرداری از جنین‌ها مورد آزمایش قرار دادند و یافته‌های خود را در APL Photonics منتشر کردند.

پیترکوویچ، نویسنده اصلی مقاله و دانشجوی دکتری، اظهار داشت: «فناوری دوربین‌های دیجیتال تا حدی پیشرفت کرده که مفاهیم بنیادی فیزیک، مانند مکانیک کوانتومی، اهمیت و کاربرد زیادی پیدا کرده‌اند.»

وی در ادامه توضیح داد: «بسیاری از ترکیبات طبیعی درون سلول‌ها هنگام تابش نور، از خود نور ساطع می‌کنند و این موضوع اطلاعات ارزشمندی در اختیار ما قرار می‌دهد. اما متأسفانه، این سیگنال بسیار ضعیف است.»

بهبود کیفیت تصاویر با کمک هوش مصنوعی

وی همچنین افزود: «به‌کارگیری دوربین‌های کوانتومی برای افزایش کارایی میکروسکوپ‌ها بسیار هیجان‌انگیز است. بخش عمده‌ای از این پروژه، توسعه روشی برای مقایسه عادلانه کیفیت تصویر در دوربین‌های مختلف بود.»

تحلیل تصاویر با استفاده از ترکیبی از تخصص‌های متنوع از جمله اپتیک، زیست‌شناسی، فیزیک لیزر و میکروسکوپی انجام شد.

وی همچنین اشاره کرد: «ما حتی بررسی کردیم که چگونه می‌توان از هوش مصنوعی برای حذف نویز از تصاویر استفاده کرد. این نویز در واقع نوعی نویز ایستا است که به دلیل دشواری دوربین در دریافت نور کافی ایجاد می‌شود.»

این پژوهشگران در حال برنامه‌ریزی برای گسترش تحقیقات خود در حوزه تصویربرداری کوانتومی هستند، جایی که حالت‌های کوانتومی نور ممکن است به استخراج اطلاعات بیشتری از نمونه‌های زیستی کمک کند.

انتهای پیام/