Revoluční mikroskopie: odhaleny 3D pohledy na živé buňky!

Revoluční mikroskopie: odhaleny 3D pohledy na živé buňky!

Světelná listová fluorescenční mikroskopie (LSFM) se etablovala jako převratná technologie v biochemickém výzkumu. Tato metoda umožňuje výzkumníkům jako Zeyu Zhang získat trojrozměrný pohled na fluorescenční vzorky, zejména části živých buněk. Výrazným rysem LSFM je použití techniky časově korelovaného počítání jednotlivých fotonů (TCSPC), která umožňuje přesné měření doby trvání luminiscence molekul ve vzorcích. Dr. Meike Hofmann, vědecká pracovnice na katedře technické optiky, zdůrazňuje zásadní význam trvání osvětlení pro pochopení biologických procesů.

Mikroskopický systém detekuje fotony a sleduje čas a polohu jejich příchodu. Tyto přesné výsledky vyžadují velké množství fotonů, což podobně vede k potřebě shromáždit mnoho datových bodů k vytvoření komplexního obrazu. To je to, co odborníci hlásí z nature.com že nedávný vývoj fluorescenční celoživotní mikroskopie (FLIM) nabízí potenciál reprezentovat složitost biologických systémů s nebývalou jasností.

Mechanika FLIM

FLIM je zobrazovací technika založená na fluorescenci, která místo intenzity fluorescence měří životnost excitovaných fluorescenčních molekul. Srovnání mezi konvenční fluorescenční mikroskopií a FLIM ukazuje významné rozdíly v životnosti fluorescence, které poskytují důležité informace o molekulárním prostředí a procesech přenosu energie. Například snížení životnosti fluorescence může naznačovat přenos Försterovy rezonanční energie, což je důležité pro výzkum proteinových interakcí.

Životnost fluorescence udává průměrnou dobu, po kterou molekula zůstává v excitovaném stavu, než se vrátí do základního stavu. Tato životnost je nepřímo úměrná součtu rychlostí rozpadu radiačních a neradiačních procesů. Protože životnost fluorescence závisí na identitě a chemickém prostředí barviva, vědci mohou tuto metodu použít k vytvoření přesných obrázků pro každý pixel.

Aplikace a inovace

Mezi metody měření v rámci FLIM patří pulzní excitace, při které se analyzuje dočasný pokles fluorescence, a také intenzitou modulovaná excitace s fázovým posunem. Intenzita excitace je nastavena tak, aby bylo možné detekovat pouze jeden foton na jeden pulz. Použití histogramů z jednotlivých měření umožňuje přesné stanovení životnosti fluorescence.

Technologický pokrok, jak je vidět ve výzkumu Wikipedie zahrnují integraci nejmodernějších obrazových senzorů, jako jsou CCD kamery a lavinová fotodiodová pole pro detekci, stejně jako použití ICCD kamer, které pro senzibilizaci používají zesilovače obrazu. Tento vývoj rozhodujícím způsobem přispívá k dramatickému zlepšení přesnosti měření a souvisejících aplikací v biomedicíně a molekulární biologii.