Microscopie revoluționară: vederi 3D ale celulelor vii dezvăluite!

Microscopie revoluționară: vederi 3D ale celulelor vii dezvăluite!

Microscopia cu fluorescență în foaie de lumină (LSFM) s-a impus ca o tehnologie revoluționară în cercetarea biochimică. Această metodă permite cercetătorilor precum Zeyu Zhang să obțină o vedere tridimensională a probelor fluorescente, în special a părților celulelor vii. O caracteristică proeminentă a LSFM este utilizarea tehnicii de numărare a unui singur foton corelat în timp (TCSPC), care permite măsurarea cu precizie a duratei de luminiscență a moleculelor din probe. Dr. Meike Hofmann, cercetător asociat la Departamentul de Optică Tehnică, subliniază crucialitatea duratei de iluminare pentru înțelegerea proceselor biologice.

Sistemul de microscop detectează fotonii și urmărește ora și locația lor de sosire. Aceste rezultate precise necesită o cantitate mare de fotoni, ceea ce duce în mod similar la nevoia de a colecta multe puncte de date pentru a produce o imagine cuprinzătoare. Aceasta este ceea ce experții raportează de la nature.com că evoluțiile recente în microscopia cu fluorescență pe durata de viață (FLIM) oferă potențialul de a reprezenta complexitatea sistemelor biologice cu o claritate fără precedent.

Mecanica FLIM

FLIM este o tehnică de imagistică bazată pe fluorescență care măsoară durata de viață a moleculelor fluorescente excitate în loc de intensitatea fluorescenței. Comparația dintre microscopia convențională cu fluorescență și FLIM arată diferențele semnificative în durata de viață a fluorescenței, care oferă informații importante despre mediul molecular și procesele de transfer de energie. De exemplu, o scădere a duratei de viață a fluorescenței poate indica un transfer de energie de rezonanță Förster, care este important pentru cercetarea interacțiunilor proteinelor.

Durata de viață a fluorescenței indică timpul mediu în care o moleculă rămâne în starea excitată înainte de a reveni la starea fundamentală. Această durată de viață este invers proporțională cu suma ratelor de dezintegrare a proceselor radiative și non-radiative. Deoarece durata de viață a fluorescenței depinde de identitatea și mediul chimic al colorantului, cercetătorii pot folosi această metodă pentru a crea imagini precise pentru fiecare pixel.

Aplicații și inovații

Metodele de măsurare din FLIM includ excitația pulsată, în care este analizată decăderea temporală a fluorescenței, precum și excitația modulată în intensitate cu schimbare de fază. Intensitatea excitației este ajustată astfel încât să poată fi detectat un singur foton pe impuls. Utilizarea histogramelor din măsurători individuale permite determinarea cu precizie a duratei de viață a fluorescenței.

Progresele tehnologice observate în cercetarea Wikipedia includ integrarea senzorilor de imagine de ultimă generație, cum ar fi camerele CCD și câmpurile de fotodiode de avalanșă pentru detectare, precum și utilizarea camerelor ICCD care utilizează intensificatoare de imagine pentru sensibilizare. Aceste evoluții au o contribuție decisivă la îmbunătățirea dramatică a preciziei măsurătorilor și a aplicațiilor asociate în biomedicină și biologia moleculară.