Zusammenfassung
Das Digitalmikroskop hat die Art und Weise Bakterien zu beobachten für Wissenschaftler:innen und Forscher:innen revolutioniert. Mit einem herkömmlichen Mikroskop können Bakterien zwar beobachtet werden. Allerdings hat es Grenzen, insbesondere was die Vergrößerung betrifft. Bei der Arbeit mit einem Digitalmikroskop gibt es Probleme dieser Art nicht. Sie können mühelos alle benötigten Details auf dem Präparat betrachten. Einer der größten Vorteile eines Digitalmikroskops ist die 3D-Bildgebung. Mit Hilfe der Informationen aus einer einzigen Aufnahme können hochauflösende Bilder entstehen. Das Digitalmikroskop hilft Wissenschaftler:innen, Interaktionen in der bakteriellen Umgebung besser zu verstehen, indem es dreidimensionale Messungen der bakteriellen Bewegung analysiert. Diese Funktionen helfen Experten und Expertinnen sowie Wissenschaftler:innen, das Verhalten von Bakterien zu beobachten und zu analysieren, was besonders bei der Untersuchung verschiedener Krankheiten wichtig ist.
Neue Möglichkeiten
Sie können digitale holografische Mikroskope für dreidimensionale (3D) Analysen verwenden und dabei auch Organismen wie Bakterien identifizieren. Hierbei handelt es sich um eine 3D-Analyse der verschiebungsinvarianten Mustererkennung, die auf holografische Bilder angewendet wird, die von holografischen Mikroskopen digital rekonstruiert wurden. Dabei ist die sequentielle Anwendung eines zweidimensionalen (2D) Filters auf die Ebene-für-Ebene-Rekonstruktion eines optischen Feldes genau gleichwertig mit der Anwendung eines allgemeineren Filters mit einer 3D-Impulsantwort. Die Technik kann auch leicht mit einem modifizierten Mikroskop angewendet werden. So kann ein leistungsfähiges und kostengünstiges System entwickelt werden, das ein großes Potenzial für das biologische Screening hat.
3D-Bilddatenverarbeitung
In der Vergangenheit wurden hochauflösende Abbildungen von 3D-Objekten oder von in Volumen oder Flüssigkeit suspendierter Materie meist mit einem konfokalen Mikroskop erstellt. In den letzten Jahren hat sich die Aufmerksamkeit auf digitale Bildgebungsmethoden und –techniken verlagert, die häufig holografische Aufnahmetechniken und 3D-Bilddatenverarbeitung einbeziehen. Die moderne Digitalmikroskopie liefert 3D-Informationen aus einer einzigen Aufnahme, die je nach Bedarf verarbeitet werden können, um Bildgebungsmodi zu erhalten, die dem Dunkelfeld-, Phasen- oder Interferenzkontrast entsprechen. Ein digitales Mikroskop liefert kohärent ein Bild, das zu einem späteren Zeitpunkt mit einer erweiterten Schärfentiefe fokussiert werden kann.
Analyse von Bakterien
Die größere Schärfentiefe ist vor allem bei hoher Vergrößerung und hoher numerischer Apertur für die Bakterienanalyse von Bedeutung. Ein herkömmliches Mikroskop mit hoher Vergrößerung hat eine Schärfentiefe von nur wenigen Mikrometern, während ein vergleichbares kohärentes Instrument eine Schärfentiefe von einigen Millimetern oder mehr haben kann. Dadurch können Sie die Daten einer Probe mit dem etwa 1000-fachen Volumen der Flüssigkeit erhalten.
Techniken der Mustererkennung
Methoden, die holografische Mikroskope zur Erkennung mikroskaliger Objekte verwenden, schließen auch die 3D-Rekonstruktion des Probenfeldes Ebene für Ebene und die Bildklassifizierung durch Anwendung eines 2D-Korrelationsfilters auf jede der rekonstruierten Ebenen ein. Die 2D-Korrelation kann unabhängig auf verschiedene Bildebenen angewandt werden. Das berücksichtigt aber weder die wahre Natur optischer 3D-Felder noch die Tatsache, dass die Informationen in zwei beliebigen Ebenen dieser Felder hoch korreliert sind.
Nichtlineares 3D-Filtersystem
Die Technik bietet zusätzlich die Fähigkeit, 3D-Mustererkennung auf eine verschiebungs- und drehungsinvariante Weise durchzuführen. Wird der nichtlineare 3D-Filter auf eine holografische Aufnahme des von zwei Arten lebender, in Wasser suspendierter Bakterien gestreuten Lichts angewandt, so weist diese eine gute Verschiebung und rotationsinvariante Eigenschaften im 3D-Raum auf.
Analyse der Umwelt von Bakterien
Die digitale Mikroskopie trägt zu einem besseren Verständnis der Interaktionen zwischen Bakterien und ihrer Umgebung bei. Eine weitere hilfreiche Methode ist die Biofilmbildung, die jedoch genaue 3D-Messungen der bakteriellen Bewegung erfordert. Die digitale holographische Mikroskopie hat ihre Fähigkeit bewiesen, die 3D-Verteilung und Mobilität von Partikeln in einer dichten Suspension aufzulösen.
Verwendung eines Rauschunterdrückungsalgorithmus
Da Bakterien eine geringe Streuungseffizienz haben, ist die Erzeugung eines Bildes sehr schwierig. Bei der digitalen Bildgebung ist es jedoch von Vorteil, einen Rauschunterdrückungsalgorithmus einzusetzen, um Hintergrundrauschen zu entfernen und die Qualität des Hologramms zu verbessern. Die Digitalmikroskopie hilft auch dabei, die Schlüsselprozesse der biophysikalischen Wechselwirkungen zwischen Bakterien und ihrer sich ständig verändernden Umgebung aufzuklären.
Können Digitalmikroskope Bakterien besser erkennen?
Digitalmikroskope können Bakterien sehen. Diese mikroskopisch kleinen Organismen könnte man ohne ein Gerät wie ein Mikroskop nicht sehen. Bakterien haben in der Regel einen Durchmesser von 0,5 bis 5 Mikrometern, was viel kleiner ist als das kleinste sichtbare Objekt, das man ohne Mikroskop sehen kann.
Breites Anwendungsfeld
Ein Digitalmikroskop verwendet digitale Technologie, um Bilder von Bakterien zu erfassen und darzustellen. Sie werden häufig in Forschungslaboren, Krankenhäusern und Bildungseinrichtungen eingesetzt. Mit einem Digitalmikroskop kann man Bakterien sowohl mit einem Licht- als auch mit einem Elektronenmikroskop betrachten. Lichtmikroskope beleuchten Bakterien und vergrößern sie, während Elektronenmikroskope mit Hilfe von Elektronenstrahlen hochdetaillierte Bilder von Proben erzeugen.
Bevorzugte Wahl
Die Verwendung der digitalen Mikroskopie bei der Beobachtung und Untersuchung von Bakterien stellt eine fortschrittliche Technik dar, die es ermöglicht, ein qualitativ hochwertiges Bild oder eine Aufnahme zu erhalten. Die traditionellen Mikroskope entwickeln sich zwar auch weiter, haben aber nur begrenzte Möglichkeiten, vor allem was die Vergrößerung betrifft. Das Digitalmikroskop hat keine derartigen Einschränkungen, so dass die Benutzer:innen eine Vielzahl von Aktionen durchführen können. Die digitale Mikroskopie ist heute eine Spitzenlösung für die Untersuchung von Bakterien und einer der wichtigsten Trends in der modernen Wissenschaft.
Fazit
Die Digitalmikroskopie ist ein revolutionäres Werkzeug für die Analyse und Beobachtung von Bakterien. Es gibt keine Beschränkungen wie beim traditionellen Mikroskop. Um die Bedeutung des Digitalmikroskops für die Untersuchung von Bakterien besser zu verstehen, ist es wichtig, auf moderne Techniken zu achten, um qualitativ hochwertige Arbeit zu leisten. Das bedeutet digitale 3D-Bildgebung. Mit der 3D-Technik können Forscher:innen hochauflösende Bilder erhalten und jeden für die Arbeit erforderlichen Aspekt leicht analysieren. Die 3D-Technik kann den Forscher:innen auch dabei helfen, die Umgebung der Bakterien besser zu verstehen, was vor allem in der modernen Medizin wichtig ist. Digitalmikroskope erleichtern die Arbeit, da sie für Benutzer:innen entwickelt wurde, die die höchstmögliche Bildqualität benötigen.
