Дослідники з Університету Аделаїди (Австралія) вперше зняли живі ембріони за допомогою камер, розроблених для квантових вимірювань. Висока точність цих приладів дозволяє уникнути пошкодження біологічних тканин додаткового освітлення, необхідного для звичайних методів зйомки. Візуальна інформація є вкрай важливою у багатьох галузях науки, і сьогодні ми навчилися будувати зображення за допомогою всього спектра випромінювання, від теплового до рентгенівського, а не лише видимого. Крім того, використовуємо для візуалізації дані про магнітні та електричні поля.
Іноді жоден із цих методів не підходить. Ніжні та живі біологічні тканини можуть страждати та пошкоджуватися не лише від зайвого тепла чи рентгена, а й просто від освітлення. Використання мінімального рівня світла разом з цими дуже чутливими камерами допомагає вивчати живі та клітини, що розвиваються. Багато сполук у клітинах починають випускати випромінювання при зовнішньому освітленні, це явище називають флуоресценцією. Параметри флуоресценції допомагають вченим визначити, що саме відбувається у тканинах та з якими речовинами. На жаль, випромінювання зазвичай слабке.
Квантові камери допомагають розв’язати цю проблему. Вони здатні вловлювати набагато слабші сигнали, тому модифіковані їх використання мікроскопи стають ефективнішими і точними інструментами досліджень. Фізики вивчили, як краще використовувати надчутливі камери для роботи з живими тканинами. У дослідження включили нові моделі камер, здатні реєструвати окремі фотони. Ця технологія дозволила дослідникам висвітлювати живі клітини мінімальними дозами світла.
Вчені провели цю роботу у рамках доклінічного етапу дослідження перспектив методу. Для освітлення зразка вони застосували метод мікроскопії площинного освітлення (light sheet fluorescence microscopy, LSFM) і два види камер: на КМОП-матриці та EMCCD – камеру (electron- multiplying charge-coupled device), що працює на керованому переносі заряду в об’ємі напівпровідника. Результати опубліковані в журналі APL Photonics.
Більшість проекту полягала у розробці методу для об’єктивного порівняння якості зображень, отриманих з допомогою різних камер. Вчені також проаналізували, як можна використовувати штучний інтелект для видалення шуму з отриманих зображень. Застосування ШІ та квантових камер виходить за рамки простої установки камери в мікроскоп для зйомки, але значно збільшує якість даних без шкоди для живих тканин. Квантові стани світла можуть бути використані для отримання додаткової інформації про біологічний зразок. Вчені продовжать роботу з трансфером інструментарію квантових досліджень у біологію та медицину.