Phi-X
EN

Holotomografi: üç boyutta kırılma indisi

Tek bir hologram, ışık yolu boyunca integre edilmiş faz gecikmesini verir. Aydınlatma birçok açı boyunca yönlendirilirken hologramlar kaydetmek ve bunları ışığın nasıl saçıldığına dair bir modelle birleştirmek, numunenin kırılma indisini üç boyutta geri kazandırır. Kırılma indisi proteinlerin ve lipitlerin yerel derişimini izler; bu yüzden bir holotomogram organelleri, zarları ve lipitçe zengin yapıları işaretleyici kullanmadan gösterir.

Deneyin: aydınlatma taramasından kesite

Her aydınlatma açısı, Fourier uzayına Ewald küresinden bir kapak ekler. Açıyı taramak Fourier uzayında bir hacmi doldurur ve bu hacmin kz yönündeki genişliği holotomografiye optik eksen boyunca kesit alma yeteneğini kazandırır.

  1. 1

    Aydınlatmayı tara

    Çekirdeği ve lipit damlacıkları olan benzetim bir hücre. Düzlem dalga dik gelişten başlayarak iki halka boyunca ilerler (aşağıdaki noktalar). Döndürmek için sürükleyin.

  2. 2

    Fourier uzayını doldur

    Her hologram, −kin kadar kaydırılmış Ewald küresinden bir kapak verir; geçerli kapak beyazdır. Döndürmek için sürükleyin.

  3. 3

    Rekonstrükte et

    Doldurulan hacmin 3B ters Fourier dönüşümü kırılma indisini verir. Üstte gerçek hücre, altta rekonstrüksiyon. x–z kesitinde iki damlacığın ayrılmasını izleyin.

Benzetim yükleniyor…

İşaretleyicisiz faz nanoskopisi

EPFL’de birçok aydınlatma yönünden hologram kaydettik ve karmaşık alanı mikroskobun ölçülen koherent aktarım fonksiyonuyla ters evrişime tabi tuttuk. Böylece herhangi bir işaretleyici olmadan 90 nm yanal çözünürlüğe ulaştık; bu, nöronlardaki canlı dendritik dikenlerin dinamiğini izlemeye, bakterileri görüntülemeye ve diyatome kabuklarının nano ölçekli gözeneklerini çözmeye yetti. Çalışma Nature Photonics’te marker-free phase nanoscopy (işaretleyicisiz faz nanoskopisi) olarak yayımlandı.

Bu çalışma, Fatih Toy’un 2013’te kurucuları arasında yer aldığı Nanolive SA’nın holotomografik mikroskobu 3D Cell Explorer’a temel oluşturdu.

Boyasız miyelin

Sinir liflerini saran lipitçe zengin kılıf olan miyelinin kırılma indisi çevresindeki dokudan belirgin biçimde yüksektir. Kerman laboratuvarıyla birlikte, demiyelinize lezyonlar dahil fare beyin kesitlerinde miyelini boyasız görüntülemek için holotomografi kullanıyoruz. Bu tür etiketsiz görüntüleme, hastalık modellerinde demiyelinizasyonu ve onarımı izlemeyi kolaylaştırabilir.

TÜBİTAK 2515 projemiz ayrıca çok dalga boylu 3B faz görüntülemeyi floresanla birleştirdi; böylece kırılma indisi haritaları belirli moleküler işaretleyicilerle yan yana okunabildi.

Temel yayınlar

  1. Label-free holotomographic imaging of brain myelin

    Tuba Oğuz, Mehmet Şerif Aydın, Bilal E. Kerman, M. Fatih Toy

    Scientific Reports, 2026Dergi makalesi

    DOIPDF
    Atıf
    @article{oguz2026label,
  title={Label-free holotomographic imaging of brain myelin},
  author={Oguz, Tuba and Ayd{\i}n, Mehmet {\c{S}}erif and Kerman, Bilal Ersen and Toy, M Fatih},
  journal={Scientific Reports},
  year={2026},
  publisher={Nature Publishing Group UK London}
}

  2. Marker-free phase nanoscopy

    Yann Cotte, M. Fatih Toy, Pascal Jourdain, Nicolas Pavillon, Daniel Boss, Pierre Magistretti, Pierre Marquet, Christian Depeursinge

    Nature Photonics, 7, 2013Dergi makalesi

    DOIPDF
    Atıf
    @article{cotte2013marker,
  title={Marker-free phase nanoscopy},
  author={Cotte, Yann and Toy, Fatih and Jourdain, Pascal and Pavillon, Nicolas and Boss, Daniel and Magistretti, Pierre and Marquet, Pierre and Depeursinge, Christian},
  journal={Nature Photonics},
  volume={7},
  number={2},
  pages={113--117},
  year={2013},
  publisher={Nature Publishing Group}
}

  3. Refractive index tomography of myelinating glial cells

    M. Fatih Toy, Burcu Kurt Vatandaslar, Bilal E. Kerman

    In * SPIE Photonics West BIOS Quantitative Phase Imaging V*, Proc. SPIE 10887, 1088713, 2019, San Francisco, 2018Konferans bildirisi

    DOIPDF
    Atıf
    @inproceedings{toy2019refractive,
  title={Refractive index tomography of myelinating glial cells},
  author={Toy, Muhammed Fatih and Vatandaslar, Burcu Kurt and Kerman, Bilal Ersen},
  booktitle={Quantitative Phase Imaging V},
  volume={10887},
  pages={97--101},
  year={2019},
  organization={SPIE}
}

  4. Super-resolution phase tomography

    Christian Depeursinge, Yann Cotte, M. Fatih Toy, Pascal Jourdain, Daniel Boss, Pierre Marquet, Pierre Magistretti

    In Digital Holography and Three-Dimensional Imaging 2013, OSA Technical Digest (online), DTh1A.2, Hawaii, 2013Konferans bildirisi

    DOIPDF
    Atıf
    @inproceedings{depeursinge2013super,
  title={Super-resolution Phase Tomography},
  author={Depeursinge, Christian and Cotte, Yann and Toy, Fatih and Jourdain, Pascal and Boss, Daniel and Marquet, Pierre and Magistretti, Pierre},
  booktitle={Digital Holography and Three-Dimensional Imaging},
  pages={DTh1A--2},
  year={2013},
  organization={Optica Publishing Group}
}

  5. Realistic 3D coherent transfer function inverse filtering of complex fields

    Yann Cotte, M. Fatih Toy, Cristian Arfire, Shan Shan Kou, Daniel Boss, Isabelle Bergoend, Christian Depeursinge

    Biomedical Optics Express, 2 (8), 2011Dergi makalesi

    DOIPDF
    Atıf
    @article{cotte2011realistic,
  title={Realistic 3D coherent transfer function inverse filtering of complex fields},
  author={Cotte, Yann and Toy, Fatih M and Arfire, Cristian and Kou, Shan Shan and Boss, Daniel and Bergo{\"e}nd, Isabelle and Depeursinge, Christian},
  journal={Biomedical Optics Express},
  volume={2},
  number={8},
  pages={2216--2230},
  year={2011},
  publisher={Optica Publishing Group}
}

  6. Deconvolved phase imaging for diffraction tomography

    Yann Cotte, M. Fatih Toy, Daniel Boss, Christian Depeursinge

    In Frontiers in Optics 2011, OSA Technical Digest, PDPA2, San Jose, 2011Konferans bildirisi

    DOIPDF
    Atıf
    @inproceedings{Cotte:11,
author = {Yann Cotte and Fatih M. Toy and Daniel Boss and Christian Depeursinge},
booktitle = {Frontiers in Optics 2011/Laser Science XXVII},
journal = {Frontiers in Optics 2011/Laser Science XXVII},
keywords = {Microscopy; Digital holography ; Diffraction optics; Digital holography; Holographic microscopy; Imaging techniques; Phase imaging; Point spread function},
pages = {PDPA2},
publisher = {Optica Publishing Group},
title = {Deconvolved phase imaging for diffraction tomography},
year = {2011},
url = {https://opg.optica.org/abstract.cfm?URI=FiO-2011-PDPA2},
doi = {10.1364/FIO.2011.PDPA2},
abstract = {We present a new technique for coherent imaging based on digital holographic microscopy. For high-resolution tomography, the diffraction effect of the microscope objective is corrected by the system's complex point spread function.},
}