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Jun 14, 2023

Uso do sub de imagem speckle

Relatórios Científicos volume 13,

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 2613 (2023) Citar este artigo

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Detalhes das métricas

O crescimento da colônia microbiana é impulsionado pela atividade das células localizadas nas bordas da colônia. No entanto, esse processo não é visível, a menos que seja feita coloração específica ou corte transversal da colônia. A tecnologia de imagem Speckle é um método não invasivo que permite a visualização das zonas de maior atividade microbiana dentro da colônia. Neste estudo, a técnica de imagem de laser speckle foi usada para registrar o crescimento das colônias microbianas. Este método foi testado em três microrganismos diferentes: Vibrio natriegens, Escherichia coli e Staphylococcus aureus. Os resultados mostraram que o sistema de análise de speckle não só é capaz de registrar o crescimento da colônia microbiana, mas também de visualizar a atividade de crescimento microbiano em diferentes partes da colônia. A técnica de imagem speckle desenvolvida visualiza a zona de "maior atividade microbiana" migrando do centro para a periferia da colônia. Os resultados confirmam a precisão dos modelos anteriores de crescimento da colônia e fornecem algoritmos para análise da atividade microbiana dentro da colônia.

O crescimento do tamanho da colônia é usado como critério para caracterizar a atividade microbiana em meio de ágar. O crescimento do tamanho da colônia geralmente é monitorado gravando imagens ao vivo em momentos diferentes e comparando os tamanhos das colônias. Adotando esta técnica de imagem, as imagens são obtidas por câmeras de alta resolução ou scanners de mesa1,2. Tempo crítico de detecção, tamanho da colônia, taxa de crescimento e tamanho máximo da colônia são os parâmetros que podem ser quantificados usando os métodos de imagem ao vivo existentes.

Existem vários modelos que descrevem o crescimento da colônia3,4,5. Em muitos modelos, o crescimento da colônia microbiana é descrito como desigual – o crescimento da colônia depende das zonas ativas dos micróbios que, por sua vez, dependem do suprimento de nutrientes do meio. Por exemplo, o crescimento microbiano na borda da colônia é mais ativo do que no centro devido ao fornecimento constante de nutrientes do meio circundante ou ao empurrão constante das células nas laterais. A estrutura microscópica da colônia apóia muitas dessas suposições. As células do centro da colônia de levedura param de proliferar e perdem a viabilidade, enquanto as células da borda da mesma colônia estão vivas e continuam crescendo (proliferando)6. As diferenças na atividade microbiana em diferentes partes da colônia não podem ser visualizadas com precisão com os métodos de imagem ao vivo existentes. Atualmente, diferentes atividades microbianas dentro das colônias podem ser exploradas apenas com procedimentos invasivos—secção transversal da colônia e coloração de viabilidade6.

Um padrão de interferência criado pela luz coerente refletida ou espalhada por diferentes partes da superfície iluminada é um speckle de laser. Se um objeto que é irradiado com manchas de laser não altera as propriedades de dispersão ao longo do tempo, a imagem de manchas também não mudaria. Se os espalhadores se movem espontaneamente (por exemplo, movimento browniano), algumas manchas começam a mudar (forma, intensidade). A mudança nas propriedades de dispersão dos objetos cria um speckle variável no tempo. Ou seja, eventos ou influências externas, bem como processos que ocorrem diretamente na superfície medida, podem levar a alterações nas imagens do speckle7. Com relação a esse fenômeno, a técnica de imagem de speckle a laser provou ser útil no monitoramento da atividade microbiana em meios opticamente não homogêneos, analisando padrões de speckle de laser variáveis ​​no tempo.

A técnica de imagem com laser speckle é uma tecnologia emergente para análises médicas e de segurança alimentar. Ele permite a detecção precoce de crescimento microbiano8, identificação de infecção fúngica em frutas de maçã9 e medição do fluxo sanguíneo periférico em pacientes com esclerose10.

Neste estudo, a técnica de imagem speckle foi usada para registrar o crescimento e as características estruturais da colônia microbiana. Os resultados mostraram que o sistema de análise de speckle desenvolvido é capaz não só de registrar o crescimento de uma colônia microbiana, mas também de visualizar a atividade de crescimento microbiano nas diferentes partes da colônia. A imagem do speckle revela que o crescimento da colônia é impulsionado pela proliferação celular em suas bordas, e não em seu centro. Os resultados confirmam a precisão dos modelos anteriores de crescimento de colônias e fornecem algoritmos para análises de atividade microbiana dentro da colônia.