For å observere levende celler under mikroskopet presses vanligvis en prøve på et glassglass. Han er da rolig der og cellene er observerbare. Ulempen er at dette begrenser celleadferd og bare produserer todimensjonale bilder.

Forskere fra UiT Norges arktiske universitet og Universitetssykehuset Nord-Norge (UNN) har nå utviklet det de kaller neste generasjon mikroskop. Den nye teknologien kan ta bilder av mye større eksemplarer enn før, samtidig som den bor og arbeider i et mer naturlig miljø.

En stor utvikling

Teknologien gir 3D-bilder der forskere kan studere fine detaljer fra flere vinkler, klart og synlig, sortert i ulike lag, og alle lag er i fokus.

3D-mikroskoper finnes allerede, men de fungerer sakte og gir dårligere resultater. Den vanligste typen fungerer ved å ta opp piksel etter piksel i serie, som deretter settes sammen til et 3D-bilde. Det tar tid og ofte klarer de ikke mer enn 1-5 skudd i minuttet. Det er lite praktisk hvis det du skal fotografere er noe som beveger seg.

«Med vår teknologi kan vi klare rundt 100 fullbilder per sekund. Og vi tror at det er mulig å øke dette tallet. Dette er akkurat det vi har demonstrert med vår prototype», forklarer Florian Ströhl, forsker ved «Uit.

Det nye mikroskopet er et såkalt multifokalt mikroskop, som gir helt klare bilder, sortert i ulike lag, hvor man kan studere celler fra alle vinkler.

«Det er en stor sak. Det at vi klarer å få alt dette i ett tak er en enorm utvikling,» sier Ströhl.

Kan se bak gjenstander

Ströhl forklarer at vi ikke snakker om 3D i den formen som de fleste av oss er kjent med. Mens du i et tradisjonelt 3D-bilde vil kunne oppfatte en slags dybde, vil du med den nye teknologien også kunne se bak objekter.

Ströhl bruker et eksempel der du ser en 3D-jungelscene i filmene.

«I et vanlig 3D-bilde kan du se at skogen har dybde, noen blader og noen trær er nærmere enn andre. Med samme teknologi som brukes i vårt nye 3D-mikroskop kan du også se tigeren gjemme seg bak buskene. Du er i stand til å se og studere flere lag uavhengig, sier Ströhl.

Nå bruker du ikke mikroskop for å søke etter tigre i jungelen, men for forskere kan det være et viktig verktøy for å søke etter svar i detalj.

Studer hjerteceller mens de slår

Ströhl samarbeidet med forskere og leger ved Universitetssykehuset Nord-Norge (UNN) for å utvikle denne teknologien.

De jobber blant annet med å forstå og utvikle bedre behandlingsmetoder for ulike hjertesykdommer.

Å studere et levende menneskehjerte er en utfordring, både av tekniske årsaker og spesielt av etiske grunner. Så forskerne brukte stamceller som er manipulert for å etterligne hjerteceller. På denne måten kan de utvikle organisk vev som oppfører seg slik de ville gjort i en menneskehjerteog de kan studere og teste dette vevet for bedre å forstå hva som skjer.

Dette vevet ser nesten ut som et lite stykke levende kjøtt på omtrent 1 cm. Dette skaper en svært krevende testsituasjon, hvor hjerteceller slår og er i konstant bevegelse sammen med at prøven er for stor til å studere med tradisjonelle mikroskoper. Det nye mikroskopet takler dette godt.

«Du har dette kjøttstykket som pumper i en bolle, som du vil ta bilder av under et mikroskop. Du vil se de minste delene av det, og du vil ha veldig høy oppløsning. Vi har oppnådd dette med det nye mikroskopet.» sier Ströhl..

Formel 1-divisjon

Kenneth Bowitz Larsen driver et stort laboratorium med avanserte mikroskoper som brukes av alle forskningsgrupper ved UiT Helsefakultet. Han testet dette nye mikroskopet, og er optimistisk.

«Konseptet er flott, mikroskopet de har bygget gjør ting som kommersielle systemer ikke gjør,» sier Larsen. Laboratoriet han driver bruker hovedsakelig kommersielle mikroskoper fra leverandører som Zeiss, Nikon, etc.

«Så samarbeider vi også med forskningsgrupper som den Florian Ströhl representerer. De bygger mikroskoper og tester optiske konsepter, de er på en måte som Formel 1-avdelingen for mikroskopi,» sier Larsen. Larsen har stor tillit til det nye mikroskopet som Ströhl har etablert.

Kommersielle mikroskoper bør være brukbare for alle mulige prøver, mens mikroskopet utviklet av Ströhl er mer egnet for en spesifikk oppgave.

«Den er veldig lysfølsom og kan avbilde prøven fra forskjellige vinkler. Den kan jobbe seg gjennom prøven og du kan se både opp og ned. Og det skjer så raskt at det praktisk talt kan sees i sanntid. Det er et ekstremt raskt mikroskop , sier Larsen.

Ifølge Larsen viser tester så langt at det fungerer bra, og han tror denne typen mikroskop etter hvert kan brukes på alle typer prøver der man ser på levende ting i bevegelse.

Han ser også en annen fordel med hastigheten til dette mikroskopet.

«Kart lys er ikke bra for cellene. Fordi dette mikroskopet er så raskt, utsetter det cellene for mye kortere belysning og er derfor mykere,» forklarer han.

Teknologien er patentert

Prototypen av mikroskopet fungerer og er i drift. Forskere jobber for tiden med å lage en forbedret versjon som er enklere å bruke, slik at flere kan betjene og bruke mikroskopet.

Forskerne har også søkt patent og ser også etter industrielle partnere som vil utvikle dette til et mikroskop som vil være tilgjengelig for salg.

I mellomtiden vil prototypen gjøres tilgjengelig for lokale partnere som vil kunne dra nytte av den nye teknologien.

– Vi vil også tilby det til andre i Norge, hvis de har spesielt krevende prøver de ønsker å undersøke, sier Ströhl.

Forskningen er publisert i Optisk.