Revolutionerande mikroskopi: 3D-vyer av levande celler avslöjade!

Revolutionerande mikroskopi: 3D-vyer av levande celler avslöjade!

Light sheet fluorescence microscopy (LSFM) har etablerat sig som en banbrytande teknologi inom biokemisk forskning. Denna metod tillåter forskare som Zeyu Zhang att få en tredimensionell bild av fluorescerande prover, särskilt delar av levande celler. En framträdande egenskap hos LSFM är användningen av den tidskorrelerade enkelfotonräkningstekniken (TCSPC), som gör att luminescensvaraktigheten för molekyler i proverna kan mätas exakt. Dr. Meike Hofmann, forskarassistent vid Institutionen för teknisk optik, lyfter fram den avgörande belysningens varaktighet för att förstå biologiska processer.

Mikroskopsystemet upptäcker fotoner och spårar deras ankomsttid och plats. Dessa exakta resultat kräver en stor mängd fotoner, vilket på samma sätt leder till behovet av att samla in många datapunkter för att producera en heltäckande bild. Detta är vad experter rapporterar från nature.com att den senaste utvecklingen inom fluorescenslivstidsmikroskopi (FLIM) erbjuder potentialen att representera komplexiteten hos biologiska system med oöverträffad tydlighet.

Mekaniken i FLIM

FLIM är en fluorescensbaserad bildteknik som mäter livslängden för exciterade fluorescerande molekyler istället för fluorescensintensitet. Jämförelsen mellan konventionell fluorescensmikroskopi och FLIM visar de betydande skillnaderna i fluorescenslivslängder, vilket ger viktig information om den molekylära miljön och energiöverföringsprocesser. Till exempel kan en minskning av fluorescenslivslängder indikera Förster resonansenergiöverföring, vilket är viktigt för forskning om proteininteraktioner.

Fluorescenslivslängden indikerar den genomsnittliga tid som en molekyl förblir i exciterat tillstånd innan den återgår till grundtillståndet. Denna livslängd är omvänt proportionell mot summan av avklingningshastigheterna för de strålande och icke-strålande processerna. Eftersom fluorescenslivslängden beror på färgämnets identitet och kemiska miljö, kan forskare använda denna metod för att skapa exakta bilder för varje pixel.

Tillämpningar och innovationer

Mätmetoderna inom FLIM inkluderar pulsad excitation, där det temporala sönderfallet av fluorescens analyseras, samt intensitetsmodulerad excitation med fasförskjutning. Excitationsintensiteten justeras så att endast en foton kan detekteras per puls. Användningen av histogram från individuella mätningar gör att fluorescenslivslängden kan bestämmas exakt.

De tekniska framstegen som ses i forskningen om Wikipedia inkluderar integrering av toppmoderna bildsensorer som CCD-kameror och lavinfotodiodfält för detektering, samt användning av ICCD-kameror som använder bildförstärkare för sensibilisering. Denna utveckling ger ett avgörande bidrag till att dramatiskt förbättra mätnoggrannheten och tillhörande tillämpningar inom biomedicin och molekylärbiologi.