اگر شما هم مثل سایر متخصصین علوم پزشکی و آزمایشگاه‌های تشخیصی مدرن برای توسعه آزمایشگاه پاتولوژی خود در حال برنامه‌ریزی هستید، ما در این مقاله سایت پاتولوژی شاپ سعی داریم یکی از انواع میکروسکوپ‌های پیشرفته با کاربرد خاص بنام میکروسکوپ فاز کنتراست (PCM) را معرفی کنیم. تا انتها با ما همراه باشید.
میکروسکوپ فاز کنتراست چیست؟
سلول‌های زنده بدون رنگ عملاً هیچ نوری را جذب نمی‌کنند. جذب نور ضعیف منجر به ایجاد تفاوت‌های بسیار کوچک در تصویر می‌شود. هنگام کار با یک میکروسکوپ نوری، این مسئله باعث می‌شود که سلول‌ها به سختی مشاهده شوند یا اصلاً قابل مشاهده نباشند. میکروسکوپ فاز کنتراست (PCM) یک مدل توسعه یافته از میکروسکوپ نوری است که تغییر فاز اتفاق افتاده در نور عبوری از یک نمونه شفاف را به تغییرات روشنایی در تصویر تبدیل می‌کند.
ترتیب نوری میکروسکوپ فاز کنتراست
بخش‌های مهم میکروسکوپ فاز کنتراست
میکروسکوپ فاز کنتراست اساساً یک میکروسکوپ آزمایشگاهی با طراحی خاص است که یک صفحه فاز حلقوی و دیافراگم حلقوی در آن تعبیه شده و سبب تبدیل میکروسکوپ نوری به میکروسکوپ فاز کنتراست می‌شود.
-
دیافراگم حلقوی زیر کندانسور
دیافراگم حلقوی که زیر کندانسور قرار دارد، از یک دیسک دایره‌ای با شیار حلقوی دایره‌ای تشکیل شده است
دیافراگم‌های شیئی و اپتیک‌های فاز کنتراست
در سمت چپ تصویر بالا، حلقه فاز شیئی و حلقه‌ی کندانسور در هم تراز نیستند و در سمت راست، اجزاء به درستی تراز شده‌اند زیرا دایره تقسیم شده نور ایجاد شده توسط حلقه کندانسور روی حلقه سیاه قرار دارد.
-
صفحه فاز کنتراست
صفحه فاز یک دیسک شفاف شامل یک صفحه فاز منفی با یک ناحیه دایره‌ای ضخیم و یک صفحه فاز مثبت با یک شیار دایره‌ای نازک است. این ناحیه ضخیم و نازک در صفحه فاز، ناحیه مزدوج نامیده می‌شود.
چگونگی عملکرد میکروسکوپ فاز کنتراست
روند تشکیل تصویر از نور عبوری به صورت شماتیک در تصویر پایین قابل بررسی است.
نور روشن کننده حلقه‌ای شکل (سبز) که از حلقه کندانسور عبور می‌کند، توسط کندانسور بر روی نمونه متمرکز می‌شود. بخشی از نور عبوری(زرد) توسط نمونه پراکنده می‌شود. بخش دیگر نور که تحت تأثیر نمونه قرار نمی‌گیرد (قرمز)، نور پس زمینه را تشکیل می‌دهد. هنگام مشاهده یک نمونه بیولوژیکی رنگ‌آمیزی شده با یک میکروسکوپ نوری، میزان نور پراکنده شده کم است و معمولاً به دلیل ضخامت نمونه‌ها و تفاوت ضریب شکست بین بافت بیولوژیکی و محیط اطراف، نسبت به نور پس‌زمینه90- درجه تغییر فاز می‌دهد. در نتیجه پیش زمینه (بردار آبی) و پس زمینه (بردار قرمز) از شدت تقریباً یکسان برخوردار بوده و کنتراست تصویر پایین است.
عملکرد میکروسکوپ فاز کنتراست
هنگامی که نور روی صفحه تصویر متمرکز می‌شود (جایی که دوربین یا چشمی قرار می‌گیرد)، این تغییر فاز باعث می‌شود که نور پس زمینه و پرتوهای نور پراکنده (که از مناطقی از میدان دید که حاوی نمونه هستند (یعنی پیش زمینه) می‌رسند) تداخل سازنده ایجاد کنند. در نهایت پس از اعمال برخی تغییرات تکنیکی فیلترینگ توسط حلقه‌های تغییر فاز تصویر شکل می‌گیرد.
تصاویرسلول های یکسان با میکروسکوپ میدان نوری سنتی (سمت چپ) و با میکروسکوپ فاز کنتراست (راست)
کاربردهای میکروسکوپ فاز کنتراست
برخی از کاربردها برای تولید تصاویر با کنتراست بالا از نمونه‌های شفاف عبارتند از:
- سلول‌های زنده (معمولاً در محیط کشت)
- میکروارگانیسم‌ها
- برش‌های بافت نازک
- الگوهای لیتوگرافی
- الیاف
- پراکندگی لاتکس
- تکه‌های شیشه
- ذرات درون سلولی (از جمله هسته‌ها و سایر اندامک‌ها)
مطالعه سلول‌های زنده
توسعه میکروسکوپ فاز کنتراست منجر به یک دستاورد مهم در مطالعات زیست شناختی شد. تا قبل از این برای قابل روئیت شدن بسیاری از ساختارهای سلولی لازم بود ساختارها با رنگ آمیزی برای میکروسکوپ‌های قبلی قابل رؤیت شوند. این آماده سازی بیشتر باعث مرگ سلول‌ها می‌شد. توسعه میکروسکوپ فاز کنتراست برای زیست شناسان مطالعه سلول‌های زنده و نحوه تکثیر آن‌هااز طریق تقسیم سلولی را امکان پذیر نمود. این یکی از معدود روش‌های موجود برای تعیین کمیت ساختار و اجزای سلولی بدون استفاده از فلورسانس است.
رده سلولی رابدومیوسارکوما (RD) در زیر میکروسکوپ فاز کنتراست معکوس
میکروسکوپ فاز کنتراست برای مشاهده میکروسکوپی سلول‌های زنده بدون نیاز به رنگ آمیزی
مزایای میکروسکوپ فاز کنتراست
توسعه میکروسکوپ فاز کنتراست مزایای مهمی را برای متخصصین علوم بیولوژیک در سطوح میکروسکوپی فراهم نموده است که در ادامه به برخی از این مزایا اشاره می‌کنیم
- کنتراست پیشرفته: امکان مطالعه سلول‌های زنده در حالت طبیعی خود، بدون تثبیت و رنگ آمیزی یکی از اصلی‌ترین مزایای میکروسکوپ فاز کنتراست است.
- مشاهده غیر مخرب:هیچ آماده سازی خاصی برای تثبیت یا رنگ آمیزی و غیره برای مطالعه یک شی در زیر میکروسکوپ فاز کنتراست مورد نیاز نیست که باعث صرفه جویی در زمان می‌شود.
- امکان مشاهده مستقیم اجزای درون سلولی: امکان بررسی اجزای درون سلولی سلول‌های زنده مثل تحرک دینامیکی میتوکندری ها، کروموزوم‌های میتوزی و واکوئل ها با وضوح نسبتاً بالا از دیگر مزایای میکروسکوپ فاز کنتراست است.
- امکان مشاهده مستقیم تقسیم سلولی: با توسعه میکروسکوپ فاز کنتراست امکان مطالعه نحوه تکثیر سلول‌های زنده از طریق تقسیم سلولی برای زیست شناسان فراهم شده است.
- انعطاف پذیری: اجزای نوری میکروسکوپ فاز کنتراست را می توان تقریباً به هر میکروسکوپ نوری اضافه کرد، مشروط بر اینکه اهداف فاز تخصصی با پارامترهای طول لوله مطابقت داشته باشند و کندانسور یک حلقه فاز حلقوی با اندازه صحیح را بپذیرد.
- سهولت کاربرد: به طور کلی استفاده از آن در مقایسه با تکنیک‌های تصویربرداری پیچیده‌تر مانند میکروسکوپ فلورسانس ساده‌تر است.
- ترکیب پذیری: این تکنولوژی می‌تواند همراه با تکنیک‌های دیگر مانند رنگ آمیزی فلورسانس برای افزایش بیشتر کیفیت و جزئیات تصویر استفاده شود.
محدودیت‌های میکروسکوپ کنتراست فاز
تکنولوژی فاز کنتراست از سطح معمول میکروسکوپ‌های آزمایشگاهی بالاتر است و علیرغم برخورداری از مزایای قابل توجه، محدودیت‌هایی را به همراه دارد
- هزینه بالا: کندانسورهای کنتراست فاز و عدسی‌های شیئی هزینه قابل‌توجهی به میکروسکوپ اضافه می‌کنند و بنابراین استفاده از میکروسکوپ‌های فاز کنتراست در آزمایشگاه‌های آموزشی بجز در کلاس‌های تخصصی پیشرفته مقرون به صرفه نیست.
- محدودیت‌های تکنیکال: مشکلات مرتبط با تراز کردن مسیر نور برای استفاده از تکنیک فاز کنتراست از محدودیت‌های تکنیکال این تکنولوژی محسوب می‌شود. تمام اجزای مورد نیاز برای میکروسکوپ فاز کنتراست باید تراز و مرکزی باشند. برخی از اجزایی که امکان جابجایی دارند، معمولاً به صورت متمرکز ثابت نگه داشته می‌شوند.
- نیاز با شدت نور بالا: نور بیشتری برای کنتراست فاز نسبت به مشاهده میدان نوری متناظر مورد نیاز است زیرا این تکنیک مبتنی بر کاهش روشنایی بیشتر اجسام است.
سخن پایانی:
انتخاب، خرید، راه اندازی، آموزش، بکارگیری عملیاتی و پشتیبانی از موضوعات مهم در تجهیز آزمایشگاه به تکنولوژی‌های پیشرفته است. برای دریافت مشاوره و خرید میکروسکوپ فاز کنتراست با سایت پاتولوژی شاپ تماس بگیرید.
منابع:
https://microbenotes.com/phase-contrast-microscopy/
https: //www. scientifica.uk.com/learning-zone/a-guide-to-phase-contrast