Revolucionāra mikroskopija: atklāti dzīvo šūnu 3D skati!

Revolucionāra mikroskopija: atklāti dzīvo šūnu 3D skati!

Gaismas lokšņu fluorescences mikroskopija (LSFM) ir pierādījusi sevi kā revolucionāru tehnoloģiju bioķīmiskos pētījumos. Šī metode ļauj pētniekiem, piemēram, Zeyu Zhang, iegūt trīsdimensiju skatu uz fluorescējošiem paraugiem, īpaši dzīvo šūnu daļām. Ievērojama LSFM iezīme ir ar laiku korelētās viena fotonu skaitīšanas (TCSPC) tehnikas izmantošana, kas ļauj precīzi izmērīt paraugos esošo molekulu luminiscences ilgumu. Dr. Meike Hofmann, Tehniskās optikas katedras zinātniskais līdzstrādnieks, uzsver apgaismojuma ilguma būtisko nozīmi bioloģisko procesu izpratnē.

Mikroskopa sistēma nosaka fotonus un izseko to ierašanās laiku un atrašanās vietu. Šiem precīziem rezultātiem ir nepieciešams liels daudzums fotonu, kas līdzīgi noved pie nepieciešamības savākt daudzus datu punktus, lai iegūtu visaptverošu attēlu. Tas ir tas, ko eksperti ziņo no nature.com ka jaunākie sasniegumi fluorescences mūža mikroskopijā (FLIM) piedāvā potenciālu bioloģisko sistēmu sarežģītības attēlošanai ar nepieredzētu skaidrību.

FLIM mehānika

FLIM ir uz fluorescenci balstīta attēlveidošanas metode, kas mēra ierosināto fluorescējošo molekulu kalpošanas laiku, nevis fluorescences intensitāti. Salīdzinājums starp parasto fluorescences mikroskopiju un FLIM parāda būtiskas atšķirības fluorescences kalpošanas laikā, kas sniedz svarīgu informāciju par molekulāro vidi un enerģijas pārneses procesiem. Piemēram, fluorescences kalpošanas laika samazināšanās var norādīt uz Förster rezonanses enerģijas pārnesi, kas ir svarīga olbaltumvielu mijiedarbības izpētei.

Fluorescences kalpošanas laiks norāda vidējo laiku, kurā molekula paliek ierosinātā stāvoklī pirms atgriešanās pamatstāvoklī. Šis kalpošanas laiks ir apgriezti proporcionāls izstarojošo un neradiatīvo procesu sabrukšanas ātruma summai. Tā kā fluorescences kalpošanas laiks ir atkarīgs no krāsvielas identitātes un ķīmiskās vides, pētnieki var izmantot šo metodi, lai izveidotu precīzus attēlus katram pikselim.

Lietojumprogrammas un inovācijas

FLIM mērīšanas metodes ietver impulsu ierosmi, kurā tiek analizēta fluorescences laika samazināšanās, kā arī intensitātes modulētu ierosmi ar fāzes nobīdi. Uzbudinājuma intensitāte tiek noregulēta tā, lai vienā impulsā varētu noteikt tikai vienu fotonu. Atsevišķu mērījumu histogrammu izmantošana ļauj precīzi noteikt fluorescences kalpošanas laiku.

Tehnoloģiju sasniegumi, kas redzami pētījumos par Wikipedia ietver vismodernāko attēla sensoru, piemēram, CCD kameru un lavīnu fotodiožu lauku integrāciju noteikšanai, kā arī ICCD kameru izmantošanu, kas izmanto attēla pastiprinātājus sensibilizācijai. Šie notikumi sniedz izšķirošu ieguldījumu, lai ievērojami uzlabotu mērījumu precizitāti un ar to saistītos lietojumus biomedicīnā un molekulārajā bioloģijā.