Zemu izmaksu fluorescences un Brightfield mikroskopi: 9 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:54

Fusion 360 projekti »

Fluorescences mikroskopija ir attēlveidošanas metode, ko izmanto, lai vizualizētu specifiskas struktūras bioloģiskos un citos fiziskos paraugos. Paraugā interesējošie objekti (piemēram, neironi, asinsvadi, mitohondriji utt.) Tiek vizualizēti, jo fluorescējošie savienojumi piesaista tikai šīm specifiskajām struktūrām. Daži no skaistākajiem mikroskopijas attēliem tiek savākti ar fluorescences mikroskopiem; apskatiet šos attēlus, kas parādīti Nikon MicroscopyU tīmekļa vietnē, lai redzētu dažus piemērus. Fluorescences mikroskopija ir noderīga daudziem bioloģijas pētījumiem, kas koncentrējas uz noteiktu struktūru vai šūnu tipu. Piemēram, daudzi pētījumi par smadzeņu neironiem ir atkarīgi no fluorescences mikroskopijas veidu izmantošanas, kas īpaši attēlo neironus.

Šajā pamācībā es apskatīšu fluorescences mikroskopijas pamatprincipus un to, kā izveidot trīs dažādus zemu izmaksu fluorescences mikroskopus. Šīs sistēmas parasti maksā tūkstošiem dolāru, taču pēdējā laikā ir bijuši centieni padarīt tās vieglāk pieejamas. Šeit piedāvātajos dizainos tiek izmantots viedtālrunis, dSLR un USB mikroskops. Visi šie modeļi darbojas arī kā spilgti lauka mikroskopi. Sāksim!

1. darbība. Fluorescences mikroskopijas pārskats

Lai saprastu fluorescences mikroskopijas pamatideju, iedomājieties, ka naktī biezs mežs ir piepildīts ar kokiem, dzīvniekiem, krūmiem un visu citu, kas dzīvo mežā. Ja jūs iespīdat lukturīti mežā, jūs redzat visas šīs struktūras, un var būt grūti vizualizēt konkrētu dzīvnieku vai augu. Pieņemsim, ka jūs interesēja tikai mežā redzēt melleņu krūmus. Lai to paveiktu, jūs apmācāt ugunspuķes, lai tās piesaistītu tikai melleņu krūmi, lai, ieskatoties mežā, iedegtos tikai melleņu krūmi. Varētu teikt, ka melleņu krūmus apzīmējāt ar ugunskuriem, lai varētu vizualizēt tikai melleņu struktūras mežā.

Šajā analogā mežs attēlo visu paraugu, melleņu krūmi attēlo struktūru, kuru vēlaties vizualizēt (piemēram, konkrētu šūnu vai subcelulāro organellu), un ugunspuķes ir fluorescējošs savienojums. Gadījums, kad jūs spīdat lukturīti vienatnē bez ugunskursiem, ir līdzīgs spilgta lauka mikroskopijai.

Nākamais solis ir izprast fluorescējošo savienojumu (sauktu arī par fluoroforiem) pamatfunkciju. Fluorofori ir patiešām mazi objekti (nanometru skalā), kas izstrādāti, lai pievienotos konkrētām parauga struktūrām. Tie absorbē gaismu šaurā viļņu garuma diapazonā un atkārtoti izstaro citu gaismas viļņa garumu. Piemēram, viens fluorofors var absorbēt zilo gaismu (t.i., zilo gaismu ierosina fluorofors) un pēc tam atkal izstarot zaļo gaismu. Parasti to apkopo ierosmes un emisijas spektrs (attēls iepriekš). Šie grafiki parāda gaismas viļņa garumu, ko fluorofors absorbē, un gaismas viļņa garumu, ko izstaro fluorofors.

Mikroskopa dizains ir ļoti līdzīgs parastajam spilgtā lauka mikroskopam ar divām būtiskām atšķirībām. Pirmkārt, parauga apgaismošanai nepieciešamajai gaismai jābūt viļņa garumam, kas ierosina fluoroforu (iepriekš minētajam piemēram, gaisma bija zila). Otrkārt, mikroskopam jāsavāc tikai izstarojošā gaisma (zaļā gaisma), vienlaikus bloķējot zilo krāsu. Tas ir tāpēc, ka zilā gaisma iet visur, bet zaļā gaisma nāk tikai no konkrētajām parauga struktūrām. Lai bloķētu zilo gaismu, mikroskopam parasti ir kaut kas, ko sauc par tālsatiksmes filtru, kas ļauj zaļajai gaismai iet cauri bez zilās gaismas. Katram tālsatiksmes filtram ir ierobežots viļņa garums. Ja gaismai ir garāks viļņa garums nekā robežvērtībai, tad tā var iziet cauri filtram. Līdz ar to nosaukums "longpass". Īsāki viļņu garumi ir bloķēti.

Šeit ir vairāki fluorescences mikroskopijas pārskati:

bitesizebio.com/33529/fluorescence-microsc…

www.microscopyu.com/techniques/fluorescenc…

www.youtube.com/watch?v=PCJ13LjncMc

2. darbība. Mikroskopu modelēšana ar Ray Optics

Otrā vieta optikas konkursā