المجهر الثوري: الكشف عن مناظر ثلاثية الأبعاد للخلايا الحية!

المجهر الثوري: الكشف عن مناظر ثلاثية الأبعاد للخلايا الحية!

أثبت المجهر الفلوري للصفائح الضوئية (LSFM) نفسه كتقنية رائدة في أبحاث الكيمياء الحيوية. تسمح هذه الطريقة للباحثين مثل زيو تشانغ بالحصول على رؤية ثلاثية الأبعاد لعينات الفلورسنت، وخاصة أجزاء من الخلايا الحية. من السمات البارزة لـ LSFM استخدام تقنية عد الفوتون الفردي المرتبط بالوقت (TCSPC)، والتي تسمح بقياس مدة التلألؤ للجزيئات في العينات بدقة. يسلط الدكتور مايك هوفمان، الباحث المشارك في قسم البصريات التقنية، الضوء على أهمية مدة الإضاءة لفهم العمليات البيولوجية.

يكتشف نظام المجهر الفوتونات ويتتبع وقت وصولها وموقعها. وتتطلب هذه النتائج الدقيقة كمية كبيرة من الفوتونات، مما يؤدي بالمثل إلى الحاجة إلى جمع العديد من نقاط البيانات لإنتاج صورة شاملة. هذا ما أفاد به الخبراء من Nature.com أن التطورات الأخيرة في الفحص المجهري لمدى الحياة (FLIM) توفر القدرة على تمثيل تعقيد النظم البيولوجية بوضوح غير مسبوق.

ميكانيكا فليم

FLIM هي تقنية تصوير تعتمد على التألق وتقيس عمر جزيئات الفلورسنت المثارة بدلاً من شدة التألق. تُظهر المقارنة بين الفحص المجهري الفلوري التقليدي وFLIM الاختلافات الكبيرة في عمر الفلورسنت، والتي توفر معلومات مهمة حول البيئة الجزيئية وعمليات نقل الطاقة. على سبيل المثال، قد يشير انخفاض عمر الفلورسنت إلى نقل طاقة رنين فورستر، وهو أمر مهم للبحث في تفاعلات البروتين.

يشير عمر التألق إلى متوسط ​​الوقت الذي يبقى فيه الجزيء في الحالة المثارة قبل العودة إلى الحالة الأرضية. ويتناسب هذا العمر عكسيا مع مجموع معدلات اضمحلال العمليات الإشعاعية وغير الإشعاعية. نظرًا لأن عمر التألق يعتمد على هوية الصبغة وبيئتها الكيميائية، يمكن للباحثين استخدام هذه الطريقة لإنشاء صور دقيقة لكل بكسل.

التطبيقات والابتكارات

تتضمن طرق القياس داخل FLIM الإثارة النبضية، التي يتم فيها تحليل الانحلال الزمني للفلورة، بالإضافة إلى الإثارة المعدلة بالكثافة مع تحول الطور. يتم ضبط شدة الإثارة بحيث يمكن اكتشاف فوتون واحد فقط لكل نبضة. يسمح استخدام الرسوم البيانية من القياسات الفردية بتحديد عمر الفلورسنت بدقة.

التقدم التكنولوجي كما رأينا في البحوث ويكيبيديا تتضمن دمج أحدث أجهزة استشعار الصور مثل كاميرات CCD ومجالات الصمام الثنائي الضوئي للكشف، بالإضافة إلى استخدام كاميرات ICCD التي تستخدم مكثفات الصورة للتوعية. تقدم هذه التطورات مساهمة حاسمة في تحسين دقة القياس والتطبيقات المرتبطة بها بشكل كبير في الطب الحيوي والبيولوجيا الجزيئية.