Метод оптической дифференциальной томографии для измерений морфологических и физиологических параметров эритроцитов

Приведён обзор применения методов оптической томографии в области биологических и физико-химических исследований. Описаны возможности существующих методов. Однако возможности оптической томографии при исследовании клеточной биологии ещё не до конца изучены. В настоящее время большое внимание уделяется исследованиям с помощью оптической томографии клеток крови, в частности эритроцитов. Разработан метод исследования перераспределения молекул гемоглобина в одиночных нативных эритроцитах при изменении осмолярности среды. Метод основан на принципах дифференциальной оптической томографии и её модификаций. Данный метод позволяет получать информацию об изменении морфологических и физиологических параметров клеток в реальном времени без использования экзогенных меток в качестве контраста для визуализации. Предложен оригинальный алгоритм обработки данных дифференциальной томографии: восстановление фазовых изображений отдельных эритроцитов. В результате обработки данных получены трёхмерные изображения изменений показателя преломления в течение двух часов экспозиции эритроцита в гипоосмолярной среде. Рассчитаны некоторые параметры клеток, включая морфологию и сухую массу белков, и их изменения в среде в условиях, отличных от нормальных физиологических условий in vivo. Показаны изменения морфологии клеток, уменьшение сухой массы, получены трёхмерные карты распределения внутриклеточного гемоглобина. Обнаружено, что существенные изменения показателя преломления в цитоплазме эритроцита при изменении тоничности раствора наблюдаются в примембранном слое. Данный метод может найти применение в прикладных исследованиях в области биологии и медицины для оценки общих физических свойств различных клеток в нормальных или аномальных условиях, включая клетки крови, бактерии, нейроны, водоросли, раковые клетки и т. д.

эритроциты, оптическая дифференциальная томография, фазовое изображение, трёхмерная визуализация, морфология, показатель преломления клетки, гемоглобин