Revolusjonerende mikroskopi: 3D-visninger av levende celler avslørt!

Revolusjonerende mikroskopi: 3D-visninger av levende celler avslørt!

Lysarkfluorescensmikroskopi (LSFM) har etablert seg som en banebrytende teknologi innen biokjemisk forskning. Denne metoden lar forskere som Zeyu Zhang få en tredimensjonal visning av fluorescerende prøver, spesielt deler av levende celler. Et fremtredende trekk ved LSFM er bruken av den tidskorrelerte enkeltfotontellingsteknikken (TCSPC), som gjør at luminescensvarigheten til molekylene i prøvene kan måles nøyaktig. Dr. Meike Hofmann, forskningsassistent ved Institutt for teknisk optikk, fremhever viktigheten av belysningsvarigheten for å forstå biologiske prosesser.

Mikroskopsystemet oppdager fotoner og sporer deres ankomsttid og plassering. Disse nøyaktige resultatene krever en stor mengde fotoner, noe som på samme måte fører til behovet for å samle inn mange datapunkter for å produsere et helhetlig bilde. Dette er hva eksperter rapporterer fra nature.com at nyere utviklinger innen fluorescens livstidsmikroskopi (FLIM) tilbyr potensialet til å representere kompleksiteten til biologiske systemer med enestående klarhet.

Mekanikken til FLIM

FLIM is a fluorescence-based imaging technique that measures the lifetimes of excited fluorescent molecules instead of fluorescence intensity. Sammenligningen mellom konvensjonell fluorescensmikroskopi og FLIM viser de betydelige forskjellene i fluorescenslevetider, som gir viktig informasjon om det molekylære miljøet og energioverføringsprosesser. For eksempel kan en reduksjon i fluorescenslevetid indikere Förster resonansenergioverføring, som er viktig for forskning på proteininteraksjoner.

Fluorescenslevetiden indikerer den gjennomsnittlige tiden et molekyl forblir i eksitert tilstand før det går tilbake til grunntilstanden. Denne levetiden er omvendt proporsjonal med summen av nedbrytningshastighetene til de strålings- og ikke-strålingsprosesser. Fordi fluorescenslevetiden avhenger av fargestoffets identitet og kjemiske miljø, kan forskere bruke denne metoden til å lage nøyaktige bilder for hver piksel.

Applikasjoner og innovasjoner

Målemetodene innen FLIM inkluderer pulsert eksitasjon, der det tidsmessige forfallet av fluorescens analyseres, samt intensitetsmodulert eksitasjon med faseskift. Eksitasjonsintensiteten justeres slik at kun ett foton kan detekteres per puls. Bruken av histogrammer fra individuelle målinger gjør at fluorescenslevetiden kan bestemmes nøyaktig.

De teknologiske fremskritt sett i forskningen av Wikipedia inkludere integrering av toppmoderne bildesensorer som CCD-kameraer og skredfotodiodefelt for deteksjon, samt bruk av ICCD-kameraer som bruker bildeforsterkere for sensibilisering. Denne utviklingen gir et avgjørende bidrag til å dramatisk forbedre målenøyaktigheten og tilhørende anvendelser innen biomedisin og molekylærbiologi.