Microscopia rivoluzionaria: rivelate viste 3D di cellule viventi!

Microscopia rivoluzionaria: rivelate viste 3D di cellule viventi!

La microscopia a fluorescenza a foglio leggero (LSFM) si è affermata come una tecnologia innovativa nella ricerca biochimica. Questo metodo consente a ricercatori come Zeyu Zhang di ottenere una visione tridimensionale di campioni fluorescenti, in particolare parti di cellule viventi. Una caratteristica importante di LSFM è l'uso della tecnica del conteggio di fotoni singoli correlato al tempo (TCSPC), che consente di misurare con precisione la durata della luminescenza delle molecole nei campioni. La Dott.ssa Meike Hofmann, ricercatrice associata presso il Dipartimento di Ottica Tecnica, sottolinea l'importanza della durata dell'illuminazione per la comprensione dei processi biologici.

Il sistema del microscopio rileva i fotoni e tiene traccia del loro tempo di arrivo e della loro posizione. Questi risultati precisi richiedono una grande quantità di fotoni, il che porta analogamente alla necessità di raccogliere molti punti dati per produrre un quadro completo. Questo è quanto riferiscono gli esperti dell' natura.com che i recenti sviluppi nella microscopia a fluorescenza (FLIM) offrono il potenziale per rappresentare la complessità dei sistemi biologici con una chiarezza senza precedenti.

La meccanica di FLIM

FLIM è una tecnica di imaging basata sulla fluorescenza che misura la durata delle molecole fluorescenti eccitate anziché l'intensità della fluorescenza. Il confronto tra la microscopia a fluorescenza convenzionale e FLIM mostra le differenze significative nella durata della fluorescenza, che forniscono importanti informazioni sull'ambiente molecolare e sui processi di trasferimento di energia. Ad esempio, una diminuzione della durata della fluorescenza può indicare il trasferimento di energia di risonanza di Förster, che è importante per la ricerca sulle interazioni proteiche.

La vita media della fluorescenza indica il tempo medio in cui una molecola rimane nello stato eccitato prima di ritornare allo stato fondamentale. Questa durata è inversamente proporzionale alla somma dei tassi di decadimento dei processi radiativi e non radiativi. Poiché la durata della fluorescenza dipende dall'identità e dall'ambiente chimico del colorante, i ricercatori possono utilizzare questo metodo per creare immagini precise per ciascun pixel.

Applicazioni e innovazioni

I metodi di misurazione all'interno di FLIM includono l'eccitazione pulsata, in cui viene analizzato il decadimento temporale della fluorescenza, nonché l'eccitazione modulata in intensità con sfasamento. L'intensità di eccitazione viene regolata in modo tale che possa essere rilevato un solo fotone per impulso. L'uso di istogrammi provenienti da misurazioni individuali consente di determinare con precisione la durata della fluorescenza.

I progressi tecnologici visti nella ricerca di Wikipedia includono l’integrazione di sensori di immagine all’avanguardia come telecamere CCD e campi di fotodiodi da valanga per il rilevamento, nonché l’uso di telecamere ICCD che utilizzano intensificatori di immagine per la sensibilizzazione. Questi sviluppi forniscono un contributo decisivo al notevole miglioramento della precisione di misurazione e delle relative applicazioni nella biomedicina e nella biologia molecolare.