Forradalmi mikroszkóp: élő sejtek 3D-s képe látható!

Forradalmi mikroszkóp: élő sejtek 3D-s képe látható!

A fénylemezes fluoreszcens mikroszkóp (LSFM) a biokémiai kutatások úttörő technológiája lett. Ez a módszer lehetővé teszi olyan kutatók számára, mint Zeyu Zhang, hogy háromdimenziós képet kapjanak a fluoreszcens mintákról, különösen az élő sejtek egyes részeiről. Az LSFM kiemelkedő jellemzője az időkorrelált egyfotonszámláló (TCSPC) technika alkalmazása, amely lehetővé teszi a mintákban lévő molekulák lumineszcencia időtartamának pontos mérését. Dr. Meike Hofmann, a Műszaki Optikai Tanszék tudományos munkatársa kiemeli a világítás időtartamának döntő fontosságát a biológiai folyamatok megértésében.

A mikroszkóp rendszer érzékeli a fotonokat, és követi érkezési idejüket és helyüket. Ezekhez a pontos eredményekhez nagy mennyiségű fotonra van szükség, ami hasonlóképpen ahhoz vezet, hogy sok adatpontot kell összegyűjteni egy átfogó kép elkészítéséhez. Erről számolnak be a szakértők a nature.com hogy a fluoreszcencia élettartam-mikroszkópia (FLIM) legújabb fejlesztései lehetőséget kínálnak arra, hogy a biológiai rendszerek bonyolultságát példátlan tisztasággal ábrázolják.

A FLIM mechanikája

A FLIM egy fluoreszcencia alapú képalkotó technika, amely a gerjesztett fluoreszcens molekulák élettartamát méri a fluoreszcencia intenzitása helyett. A hagyományos fluoreszcens mikroszkópia és a FLIM összehasonlítása a fluoreszcencia élettartamában mutatkozó jelentős különbségeket mutatja, amelyek fontos információkat szolgáltatnak a molekuláris környezetről és az energiaátviteli folyamatokról. Például a fluoreszcencia élettartamának csökkenése jelezheti a Förster-rezonancia energiaátvitelt, ami fontos a fehérjekölcsönhatások kutatása szempontjából.

A fluoreszcencia élettartama azt az átlagos időt jelzi, ameddig egy molekula gerjesztett állapotban marad, mielőtt visszatér az alapállapotba. Ez az élettartam fordítottan arányos a sugárzó és nem sugárzó folyamatok csillapítási sebességének összegével. Mivel a fluoreszcencia élettartama a festék azonosságától és kémiai környezetétől függ, a kutatók ezzel a módszerrel precíz képeket készíthetnek minden egyes pixelről.

Alkalmazások és innovációk

A FLIM-en belüli mérési módszerek közé tartozik az impulzusos gerjesztés, amelyben a fluoreszcencia időbeli csökkenését elemzik, valamint az intenzitásmodulált, fáziseltolásos gerjesztés. A gerjesztés intenzitása úgy van beállítva, hogy impulzusonként csak egy fotont lehessen kimutatni. Az egyedi mérésekből származó hisztogramok használata lehetővé teszi a fluoreszcencia élettartamának pontos meghatározását.

A technológiai fejlődés, amint az a kutatásban látható Wikipédia magukban foglalják a legmodernebb képérzékelők, például CCD-kamerák és lavina fotodióda-mezők integrálását az észleléshez, valamint az ICCD-kamerák használatát, amelyek képerősítőket használnak az érzékenyítéshez. Ezek a fejlesztések döntően hozzájárulnak a mérési pontosság és a kapcsolódó biomedicina és molekuláris biológia alkalmazásainak drámai javításához.