Επαναστατική μικροσκοπία: Αποκαλύφθηκαν τρισδιάστατες όψεις ζωντανών κυττάρων!

Επαναστατική μικροσκοπία: Αποκαλύφθηκαν τρισδιάστατες όψεις ζωντανών κυττάρων!

Το μικροσκόπιο φθορισμού ελαφρού φύλλου (LSFM) έχει καθιερωθεί ως μια πρωτοποριακή τεχνολογία στη βιοχημική έρευνα. Αυτή η μέθοδος επιτρέπει σε ερευνητές όπως ο Zeyu Zhang να αποκτήσουν μια τρισδιάστατη άποψη δειγμάτων φθορισμού, ειδικά τμημάτων ζωντανών κυττάρων. Ένα εξέχον χαρακτηριστικό του LSFM είναι η χρήση της τεχνικής χρονικά συσχετισμένης μέτρησης ενός φωτονίου (TCSPC), η οποία επιτρέπει την ακριβή μέτρηση της διάρκειας φωταύγειας των μορίων στα δείγματα. Ο Δρ Meike Hofmann, επιστημονικός συνεργάτης στο Τμήμα Τεχνικής Οπτικής, υπογραμμίζει την κρίσιμη σημασία της διάρκειας φωτισμού για την κατανόηση των βιολογικών διεργασιών.

Το σύστημα μικροσκοπίου ανιχνεύει φωτόνια και παρακολουθεί την ώρα άφιξης και τη θέση τους. Αυτά τα ακριβή αποτελέσματα απαιτούν μεγάλη ποσότητα φωτονίων, κάτι που ομοίως οδηγεί στην ανάγκη συλλογής πολλών σημείων δεδομένων για την παραγωγή μιας ολοκληρωμένης εικόνας. Αυτό αναφέρουν οι ειδικοί από το φύση.com ότι οι πρόσφατες εξελίξεις στη μικροσκοπία διάρκειας ζωής φθορισμού (FLIM) προσφέρουν τη δυνατότητα να αναπαραστήσουν την πολυπλοκότητα των βιολογικών συστημάτων με πρωτοφανή σαφήνεια.

Η μηχανική του FLIM

Το FLIM είναι μια τεχνική απεικόνισης βασισμένη σε φθορισμό που μετρά τη διάρκεια ζωής των διεγερμένων φθοριζόντων μορίων αντί της έντασης φθορισμού. Η σύγκριση μεταξύ της συμβατικής μικροσκοπίας φθορισμού και του FLIM δείχνει τις σημαντικές διαφορές στη διάρκεια ζωής του φθορισμού, οι οποίες παρέχουν σημαντικές πληροφορίες για το μοριακό περιβάλλον και τις διαδικασίες μεταφοράς ενέργειας. Για παράδειγμα, μια μείωση στη διάρκεια ζωής του φθορισμού μπορεί να υποδηλώνει μεταφορά ενέργειας συντονισμού Förster, η οποία είναι σημαντική για την έρευνα στις αλληλεπιδράσεις πρωτεϊνών.

Η διάρκεια ζωής του φθορισμού υποδεικνύει τον μέσο χρόνο που ένα μόριο παραμένει στη διεγερμένη κατάσταση πριν επιστρέψει στη βασική κατάσταση. Αυτή η διάρκεια ζωής είναι αντιστρόφως ανάλογη με το άθροισμα των ρυθμών διάσπασης των διεργασιών ακτινοβολίας και μη ακτινοβολίας. Επειδή η διάρκεια ζωής του φθορισμού εξαρτάται από την ταυτότητα και το χημικό περιβάλλον της βαφής, οι ερευνητές μπορούν να χρησιμοποιήσουν αυτή τη μέθοδο για να δημιουργήσουν ακριβείς εικόνες για κάθε pixel.

Εφαρμογές και καινοτομίες

Οι μέθοδοι μέτρησης εντός του FLIM περιλαμβάνουν παλμική διέγερση, στην οποία αναλύεται η χρονική διάσπαση του φθορισμού, καθώς και διέγερση διαμορφωμένη από την ένταση με μετατόπιση φάσης. Η ένταση διέγερσης ρυθμίζεται έτσι ώστε να μπορεί να ανιχνευθεί μόνο ένα φωτόνιο ανά παλμό. Η χρήση ιστογραμμάτων από μεμονωμένες μετρήσεις επιτρέπει τον ακριβή προσδιορισμό της διάρκειας ζωής του φθορισμού.

Οι τεχνολογικές εξελίξεις όπως φαίνονται στην έρευνα του Βικιπαίδεια περιλαμβάνουν την ενσωμάτωση υπερσύγχρονων αισθητήρων εικόνας, όπως κάμερες CCD και πεδία φωτοδιόδου χιονοστιβάδας για ανίχνευση, καθώς και τη χρήση καμερών ICCD που χρησιμοποιούν ενισχυτές εικόνας για ευαισθητοποίηση. Αυτές οι εξελίξεις συμβάλλουν καθοριστικά στη δραματική βελτίωση της ακρίβειας των μετρήσεων και των σχετικών εφαρμογών στη βιοϊατρική και τη μοριακή βιολογία.