Quanteninspirierte Kameras halten den Beginn des Lebens fest

Forscher der Universität Adelaide haben erstmals Embryonen mit Kameras abgebildet, die für Quantenmessungen entwickelt wurden. Wissenschaftler des Centre of Light for Life der Universität untersuchten, wie sich ultrasensitive Kameratechnologie, darunter Kameras der neuesten Generation, die einzelne Lichtenergiepakete an jedem Pixel zählen können, am besten für die Lebenswissenschaften einsetzen lässt.

Fortschritte in der klinischen IVF

Der Direktor des Zentrums, Professor Kishan Dholakia, erklärte, dass die empfindliche Erfassung dieser Lichtenergiepakete, die als Photonen bezeichnet werden, für die Erfassung biologischer Prozesse in ihrem natürlichen Zustand von entscheidender Bedeutung ist, da sie es Forschern ermöglicht, lebende Zellen mit sanften Lichtdosen zu beleuchten. „Schäden durch Beleuchtung sind ein echtes Problem, das oft übersehen wird. Die Verwendung der geringstmöglichen Lichtintensität in Verbindung mit diesen hochempfindlichen Kameras ist wichtig, um die Biologie lebender und sich entwickelnder Zellen zu verstehen„, so Professor Dholakia. Die moderne Bildgebungstechnologie sei sehr spannend, weil sie den Forschern neue Einblicke ermöglicht.

Das Forschungsteam, zu dem auch Zane Peterkovic, Dr. Avinash Upadhya, Ramses Bautista Gonzalez, Dr. Megan Lim, Dr. Chris Perrella, Admir Bajraktarevic und Associate Professor Kylie Dunning gehörten, die auch die Reproductive Success Group am Robinson Research Institute leitet, testete die Technologie zur Bildgebung von Embryonen im Rahmen einer vorklinischen Studie und veröffentlichte seine Ergebnisse in APL:Photonics. Diese Proben sind lebende, sich entwickelnde Exemplare, die als Grundlage für Studien dienen, die Fortschritte in der klinischen IVF unterstützen. Die Digitalkameratechnologie ist so weit fortgeschritten, dass grundlegende physikalische Konzepte wie die Quantenmechanik wichtig und relevant werden, sagte der Hauptautor und Doktorand Peterkovic. Viele natürliche Verbindungen in Zellen leuchten bei Beleuchtung auf, was den Forschern viel über das, was siesehen, verraten kann, aber leider ist das Signal sehr schwach.

Ein großer Teil des Projekts bestand darin, eine Methode zu entwickeln, um die Bildqualität verschiedener Kameras fair zu vergleichen. Die Analyse der Bilder wurde durch eine Kombination von Fachkenntnissen aus den Bereichen Optik, Biologie, Laserphysik und Mikroskopie ermöglicht. Die Forscher haben sogar untersucht, wie KI eingesetzt werden kann, um Rauschen aus den aufgenommenen Bildern zu entfernen, das im Wesentlichen statisch ist, weil die Kamera Schwierigkeiten hat, genügend Licht einzufangen. Diese Schritte gehen über das bloße Aufstellen einer Kamera am Mikroskop zum Aufnehmen von Bildern hinaus. Zukünftige Ansätze für diese Arbeit umfassen die Ausweitung auf den Bereich der Quantenbildgebung, wo Quantenzustände von Licht genutzt werden können, um weitere Informationen über die Probe zu gewinnen.