Revolučná mikroskopia: Odhalené 3D pohľady na živé bunky!

Revolučná mikroskopia: Odhalené 3D pohľady na živé bunky!

Svetelná listová fluorescenčná mikroskopia (LSFM) sa etablovala ako prelomová technológia v biochemickom výskume. Táto metóda umožňuje výskumníkom ako Zeyu Zhang získať trojrozmerný pohľad na fluorescenčné vzorky, najmä časti živých buniek. Významnou črtou LSFM je použitie techniky časovo korelovaného počítania fotónov (TCSPC), ktorá umožňuje presné meranie trvania luminiscencie molekúl vo vzorkách. Dr. Meike Hofmann, výskumný pracovník na Katedre technickej optiky, zdôrazňuje kľúčovú dôležitosť trvania osvetlenia pre pochopenie biologických procesov.

Mikroskopický systém deteguje fotóny a sleduje čas a polohu ich príchodu. Tieto presné výsledky vyžadujú veľké množstvo fotónov, čo podobne vedie k potrebe zhromaždiť veľa údajových bodov na vytvorenie komplexného obrazu. To je to, čo odborníci uvádzajú z nature.com že nedávny vývoj fluorescenčnej celoživotnej mikroskopie (FLIM) ponúka potenciál reprezentovať komplexnosť biologických systémov s bezprecedentnou jasnosťou.

Mechanika FLIM

FLIM je zobrazovacia technika založená na fluorescencii, ktorá meria životnosť excitovaných fluorescenčných molekúl namiesto intenzity fluorescencie. Porovnanie medzi konvenčnou fluorescenčnou mikroskopiou a FLIM ukazuje významné rozdiely v životnosti fluorescencie, ktoré poskytujú dôležité informácie o molekulárnom prostredí a procesoch prenosu energie. Napríklad zníženie životnosti fluorescencie môže naznačovať prenos Försterovej rezonančnej energie, čo je dôležité pre výskum proteínových interakcií.

Životnosť fluorescencie udáva priemerný čas, počas ktorého molekula zostáva v excitovanom stave pred návratom do základného stavu. Táto životnosť je nepriamo úmerná súčtu rýchlostí rozpadu radiačných a neradiačných procesov. Pretože životnosť fluorescencie závisí od identity a chemického prostredia farbiva, výskumníci môžu použiť túto metódu na vytvorenie presných obrázkov pre každý pixel.

Aplikácie a inovácie

Metódy merania v rámci FLIM zahŕňajú pulznú excitáciu, pri ktorej sa analyzuje dočasný pokles fluorescencie, ako aj intenzitou modulovanú excitáciu s fázovým posunom. Intenzita excitácie je nastavená tak, aby bolo možné detekovať iba jeden fotón na jeden impulz. Použitie histogramov z jednotlivých meraní umožňuje presné určenie životnosti fluorescencie.

Technologický pokrok, ktorý možno vidieť vo výskume Wikipedia zahŕňajú integráciu najmodernejších obrazových snímačov, ako sú CCD kamery a lavínové fotodiódové polia na detekciu, ako aj použitie ICCD kamier, ktoré na senzibilizáciu využívajú zosilňovače obrazu. Tento vývoj rozhodujúcim spôsobom prispieva k dramatickému zlepšeniu presnosti merania a súvisiacich aplikácií v biomedicíne a molekulárnej biológii.