Rewolucyjna mikroskopia: odkryto trójwymiarowe widoki żywych komórek!

Rewolucyjna mikroskopia: odkryto trójwymiarowe widoki żywych komórek!

Mikroskopia fluorescencyjna arkusza świetlnego (LSFM) stała się przełomową technologią w badaniach biochemicznych. Metoda ta pozwala naukowcom takim jak Zeyu Zhang uzyskać trójwymiarowy obraz próbek fluorescencyjnych, zwłaszcza części żywych komórek. Istotną cechą LSFM jest wykorzystanie techniki zliczania pojedynczych fotonów skorelowanego z czasem (TCSPC), która umożliwia precyzyjny pomiar czasu trwania luminescencji cząsteczek w próbkach. Dr Meike Hofmann, pracownik naukowy w Zakładzie Optyki Technicznej, podkreśla znaczenie czasu trwania oświetlenia dla zrozumienia procesów biologicznych.

System mikroskopu wykrywa fotony i śledzi czas ich przybycia oraz lokalizację. Tak dokładne wyniki wymagają dużej liczby fotonów, co podobnie prowadzi do konieczności gromadzenia wielu punktów danych w celu uzyskania kompleksowego obrazu. Tak podają eksperci z natura.com że ostatnie osiągnięcia w mikroskopii czasu życia fluorescencji (FLIM) oferują potencjał przedstawienia złożoności układów biologicznych z niespotykaną dotąd przejrzystością.

Mechanika FLIM

FLIM to technika obrazowania oparta na fluorescencji, która zamiast intensywności fluorescencji mierzy czas życia wzbudzonych cząsteczek fluorescencyjnych. Porównanie konwencjonalnej mikroskopii fluorescencyjnej i FLIM pokazuje znaczące różnice w czasie życia fluorescencji, które dostarczają ważnych informacji o środowisku molekularnym i procesach przenoszenia energii. Na przykład skrócenie czasu życia fluorescencji może wskazywać na transfer energii rezonansu Förstera, co jest ważne w badaniach nad interakcjami białek.

Czas życia fluorescencji wskazuje średni czas, przez jaki cząsteczka pozostaje w stanie wzbudzonym przed powrotem do stanu podstawowego. Czas życia jest odwrotnie proporcjonalny do sumy szybkości zaniku procesów radiacyjnych i niepromienistych. Ponieważ czas życia fluorescencji zależy od tożsamości i środowiska chemicznego barwnika, badacze mogą wykorzystać tę metodę do tworzenia precyzyjnych obrazów dla każdego piksela.

Zastosowania i innowacje

Metody pomiarowe w ramach FLIM obejmują wzbudzenie impulsowe, w którym analizowany jest czasowy zanik fluorescencji, a także wzbudzenie o modulowanej intensywności z przesunięciem fazowym. Intensywność wzbudzenia jest tak dostosowana, aby na impuls można było wykryć tylko jeden foton. Wykorzystanie histogramów z poszczególnych pomiarów pozwala na precyzyjne określenie czasu życia fluorescencji.

Postęp technologiczny widoczny w badaniach Wikipedia obejmować integrację najnowocześniejszych czujników obrazu, takich jak kamery CCD i pola fotodiod lawinowych do wykrywania, a także wykorzystanie kamer ICCD, które wykorzystują wzmacniacze obrazu do uwrażliwiania. Zmiany te w decydujący sposób przyczyniają się do radykalnej poprawy dokładności pomiarów i związanych z tym zastosowań w biomedycynie i biologii molekularnej.