Revolutsiooniline mikroskoopia: ilmusid elusrakkude 3D-vaated!

Revolutsiooniline mikroskoopia: ilmusid elusrakkude 3D-vaated!

Valguslehtfluorestsentsmikroskoopia (LSFM) on end biokeemilistes uuringutes murrangulise tehnoloogiana tõestanud. See meetod võimaldab teadlastel nagu Zeyu Zhang saada fluorestseeruvatest proovidest, eriti elusrakkude osadest, kolmemõõtmelise ülevaate. LSFM-i silmapaistev tunnus on ajakorrelatsiooniga üksiku footonite loendamise (TCSPC) tehnika kasutamine, mis võimaldab täpselt mõõta proovides olevate molekulide luminestsentsi kestust. Dr Meike Hofmann, tehnilise optika osakonna teadur, rõhutab valgustuse kestuse olulisust bioloogiliste protsesside mõistmisel.

Mikroskoobisüsteem tuvastab footonid ja jälgib nende saabumise aega ja asukohta. Need täpsed tulemused nõuavad suurt hulka footoneid, mis samamoodi toob kaasa vajaduse koguda palju andmepunkte tervikliku pildi saamiseks. Nii väidavad eksperdid nature.com et fluorestsentsmikroskoopia (FLIM) hiljutised arengud pakuvad potentsiaali esitada bioloogiliste süsteemide keerukust enneolematu selgusega.

FLIM-i mehaanika

FLIM on fluorestsentsil põhinev pilditehnika, mis mõõdab fluorestsentsi intensiivsuse asemel ergastatud fluorestseeruvate molekulide eluiga. Tavapärase fluorestsentsmikroskoopia ja FLIM-i võrdlus näitab olulisi erinevusi fluorestsentsi eluiga, mis annab olulist teavet molekulaarkeskkonna ja energiaülekande protsesside kohta. Näiteks võib fluorestsentsi eluea vähenemine viidata Försteri resonantsenergia ülekandele, mis on oluline valkude interaktsioonide uurimisel.

Fluorestsentsi eluiga näitab keskmist aega, mille jooksul molekul jääb ergastatud olekusse enne põhiolekusse naasmist. See eluiga on pöördvõrdeline kiirgus- ja mittekiirgusprotsesside lagunemiskiiruste summaga. Kuna fluorestsentsi eluiga sõltub värvaine identiteedist ja keemilisest keskkonnast, saavad teadlased seda meetodit kasutada iga piksli kohta täpsete kujutiste loomiseks.

Rakendused ja uuendused

FLIM-i mõõtmismeetodid hõlmavad impulssergastust, mille käigus analüüsitakse fluorestsentsi ajalist vähenemist, aga ka intensiivsusega moduleeritud ergastus faasinihkega. Ergastuse intensiivsus on reguleeritud nii, et impulsi kohta on võimalik tuvastada ainult üks footon. Individuaalsete mõõtmiste histogrammide kasutamine võimaldab täpselt määrata fluorestsentsi eluea.

Tehnoloogilised edusammud, nagu on näha uuringus Vikipeedia hõlmavad tipptasemel pildisensorite, nagu CCD-kaamerate ja laviini fotodioodiväljade integreerimist tuvastamiseks, samuti ICCD-kaamerate kasutamist, mis kasutavad sensibiliseerimiseks pildivõimendeid. Need arengud annavad otsustava panuse mõõtmistäpsuse ja sellega seotud rakenduste järsule parandamisele biomeditsiinis ja molekulaarbioloogias.