Peneliti di Universitas Tokyo telah membangun mikroskop dua arah tanpa label yang menangkap aktivitas mikro dan nano-skala pada sel hidup tanpa pewarna. Dijuluki “Great Unified Microscope,” sistem ini menggabungkan deteksi cahaya tersebar ke depan dan ke belakang untuk memperluas apa yang dapat dilihat ilmuwan di dalam sel, termasuk perubahan selama kematian sel dan perkiraan ukuran partikel serta indeks bias.
Universitas Tokyo telah mengungkap mikroskop yang merekam cahaya tersebar ke depan dan ke belakang dari sel hidup secara bersamaan, memungkinkan peneliti untuk memvisualisasikan struktur seluler besar dan partikel nano-skala yang bergerak cepat dalam satu tampilan. Dalam makalah mereka yang ditinjau sejawat, penulis menyebut pendekatan ini sebagai mikroskopi penyebaran kuantitatif dua arah (BiQSM). Julukan “Great Unified Microscope” muncul dalam materi pers universitas dan liputan terkait.
Bagaimana cara kerjanya
- Mikroskopi fase kuantitatif konvensional (QPM) mengukur cahaya tersebar ke depan dan cocok untuk memvisualisasikan struktur mikro-skala—didefinisikan dalam studi ini sebagai fitur lebih dari sekitar 100 nanometer—tetapi kesulitan dengan objek sangat kecil yang bergerak cepat.
- Mikroskopi penyebaran interferometri (iSCAT) mengukur cahaya tersebar ke belakang dan dapat mendeteksi target nano-skala, termasuk protein tunggal, namun kurang memiliki pandangan konteks yang lebih luas yang diberikan QPM.
- Dengan menangkap cahaya dari kedua arah secara bersamaan, sistem baru ini menjembatani kemampuan tersebut. Dalam Nature Communications (diterbitkan 14 November 2025), tim melaporkan rentang dinamis 14 kali lebih lebar daripada QPM dalam eksperimen mereka, memungkinkan pencitraan simultan dinamika nano-skala dan struktur mikro-skala—tanpa label fluoresen.
Apa yang dilakukan dan ditemukan peneliti
- Instrumen ini dikembangkan oleh Kohki Horie, Keiichiro Toda, Takuma Nakamura, dan Takuro Ideguchi, semuanya di Universitas Tokyo. Horie dan Toda adalah penulis pertama bersama.
- Untuk memvalidasi pengaturan, kelompok memantau sel saat mereka menuju kematian, merekam data gambar yang berisi sinyal penyebaran ke depan dan ke belakang dalam satu bingkai. “Saya ingin memahami proses dinamis di dalam sel hidup menggunakan metode non-invasif,” kata Horie. “Tantangan terbesar kami,” tambah Toda, “adalah memisahkan dua jenis sinyal dari satu gambar dengan bersih sambil menjaga kebisingan rendah dan menghindari pencampuran di antara mereka,” menurut siaran pers Universitas Tokyo.
- Dengan membandingkan pola dalam sinyal penyebaran ke depan dan ke belakang, tim dapat melacak gerakan struktur seluler yang lebih besar bersama dengan partikel yang jauh lebih kecil dan, menurut universitas, memperkirakan ukuran dan indeks bias setiap partikel.
Mengapa penting
- Karena teknik ini tanpa label dan lembut pada sel, ini bisa berguna untuk pengamatan jangka panjang dan untuk aplikasi seperti pengujian dan pengendalian kualitas dalam pengaturan farmasi dan bioteknologi, catat universitas.
Apa selanjutnya
- “Kami berencana mempelajari partikel yang lebih kecil lagi, seperti eksosom dan virus, dan memperkirakan ukuran serta indeks biasnya dalam sampel yang berbeda,” kata Toda. Penulis juga bertujuan untuk lebih baik menggambarkan bagaimana sel maju menuju kematian dengan mengendalikan keadaan seluler dan memeriksa silang hasil mereka dengan metode lain.
Detail publikasi
- Studi, “Mikroskopi penyebaran kuantitatif dua arah,” diterbitkan di Nature Communications pada 14 November 2025, oleh Horie, Toda, Nakamura, dan Ideguchi dari Universitas Tokyo.
