Dr Bartosz Krajnik z Wydziału Podstawowych Problemów Techniki, wspólnie z badaczami z belgijskiego KU Leuven, opracował nowatorski sposób wielokolorowego obrazowania z rozdzielczością poniżej limitu dyfrakcyjnego. Artykuł „Simultaneous multicolor fluorescence imaging using PSF splitting” poświęcony temu rozwiązaniu ukazał się właśnie w czasopiśmie „Nature Methods”.

– Wspomniany układ optyczny nazwaliśmy „Cyrkulatorem” – mówi dr Bartosz Krajnik z W11. – Wykorzystuje on zmianę stanu polaryzacji światła do rozdzielenia obrazu pojedynczych molekuł barwnika w zależności od ich energii – dodaje.

W ten sposób możliwe jest jednoczesne, wielokolorowe obrazowanie fluorescencji np. różnych składników komórki.

Fot. Obraz pojedynczej komórki ludzkiej (fibroblasta), uzyskany z wykorzystaniem 'Cyrkulatora',
w którym za pomocą trzech różnych barwników oznaczono i zobrazowano jednocześnie: mikrotubule, wimetynę i klatrynę.

– Ponadto w naszej pracy pokazaliśmy, że rozdzielone obrazy PSF barwników, uzyskane za pomocą „Cyrkulatora”, mogą zostać wykorzystane do super-rozdzielczej mikroskopii fluorescencyjnej – wyjaśnia dr Krajnik.  – Pozwala to na jednocześnie obrazowanie, za pomocą jednego detektora różnych składników komórki np. mikrotubuli, klatryny i wimentyny z rozdzielczością przestrzenną poniżej limitu dyfrakcyjnego.

Zaproponowane przez naukowców z Polski i Belgii rozwiązanie nie wyklucza jednoczesnego wykorzystania innych technik PSF. Pozwoli to na jej dalszy rozwój np. do obrazowania 3D.

Zadaniem naszego naukowca w projekcie było zaprojektowanie i skonstruowanie prototypu „Cyrkulatora”. – Zrobiłem to w oparciu o komercyjnie dostępne elementy optyczne i optomechaniczne, a następnie przeprowadziłem pierwsze pomiary, które dowiodły skuteczności zaproponowanej przez nas metody – podsumowuje dr Krajnik, który na PWr zajmuje się spektroskopią i mikroskopią pojedynczych molekuł oraz nanomateriałami. Interesuje się także technikami super-rozdzielczej mikroskopii fluorescencyjnej i optyką w ujęciu ogólnym.

Dr Bartosz Krajnik odbywał na KU Leuven staż podoktorski w latach 2013-2017. Pracował w grupie prof. Johana Hofkensa, światowej sławy specjalisty w dziedzinie spektroskopii pojedynczych molekuł, nanomateriałów i technik obrazowania.

Van den Eynde R., Hertel F., Abakumov S., Krajnik B., Hugelier S., Auer A., Hellmeier J., Schlichthaerle T., Grattan R. M.,  Lidke D. S., Jungmann R., Leutenegger M., Vandenberg W., Dedecker P. Simultaneous multicolor fluorescence imaging using PSF splitting. Nature Methods (2024).