Microscoape fluorescente și cu câmp luminos ieftine: 9 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

Proiecte Fusion 360 »

Microscopia cu fluorescență este o modalitate imagistică utilizată pentru a vizualiza structuri specifice din probe biologice și alte probe fizice. Obiectele de interes din eșantion (de exemplu, neuroni, vase de sânge, mitocondrii etc.) sunt vizualizate deoarece compușii fluorescenți se atașează doar la acele structuri specifice. Unele dintre cele mai frumoase imagini de microscopie sunt colectate cu microscopuri de fluorescență; consultați aceste imagini prezentate pe pagina web Nikon MicroscopyU pentru a vedea câteva exemple. Microscopia fluorescentă este utilă pentru multe studii de biologie care se concentrează pe o anumită structură sau tip de celulă. De exemplu, multe studii de cercetare asupra neuronilor din creier depind de utilizarea modalităților de microscopie cu fluorescență care reprezintă în mod specific neuronii.

În acest instructable, voi trece în revistă principiile de bază ale microscopiei cu fluorescență și cum să construiesc trei microscoape fluorescente cu cost redus. Aceste sisteme costă de obicei mii de dolari, dar au existat eforturi recente pentru a le face mai ușor accesibile. Proiectele pe care le prezint aici utilizează un telefon inteligent, un dSLR și un microscop USB. Toate aceste modele funcționează și ca microscopuri cu câmp luminos. Să începem!

Pasul 1: Prezentare generală a microscopiei fluorescente

Pentru a înțelege ideea de bază a microscopiei cu fluorescență, imaginați-vă o pădure groasă noaptea plină de copaci, animale, tufișuri și orice altceva care trăiește într-o pădure. Dacă străluciți o lanternă în pădure, vedeți toate aceste structuri și poate fi dificil să vizualizați un anumit animal sau plantă. Să presupunem că v-a interesat doar să vedeți tufe de afine în pădure. Pentru a realiza acest lucru, instruiți licuricii pentru a fi atrași doar de tufele de afine, astfel încât numai tufele de afine să se lumineze când vă uitați în pădure. Ai putea spune că ai etichetat tufișurile de afine cu licuricii, astfel încât să poți vizualiza doar structurile de afine din pădure.

În acest analog, pădurea reprezintă întreaga probă, tufele de afine reprezintă structura pe care doriți să o vizualizați (de exemplu, o celulă specifică sau un organet subcelular), iar licuricii sunt compusul fluorescent. Cazul în care străluciți lanterna singur fără licurici este analog microscopiei cu câmp luminos.

Următorul pas este înțelegerea funcției de bază a compușilor fluorescenți (numiți și fluorofori). Fluoroforii sunt cu adevărat obiecte mici (la scara nanometrelor) proiectate pentru a se atașa la structuri specifice din eșantion. Ei absorb lumina pe o gamă îngustă de lungimi de undă și re-emit o altă lungime de undă a luminii. De exemplu, un fluorofor poate absorbi lumina albastră (adică fluoroforul este excitat de lumina albastră) și apoi retransmite lumină verde. De obicei, acest lucru este rezumat printr-un spectru de excitație și emisie (imaginea de mai sus). Aceste grafice arată lungimea de undă a luminii pe care fluoroforul o absoarbe și lungimea de undă a luminii pe care fluoroforul o emite.

Proiectarea microscopului este foarte asemănătoare cu un microscop normal cu câmp luminos, cu două diferențe majore. În primul rând, lumina pentru iluminarea probei trebuie să fie lungimea de undă care excită fluoroforul (pentru exemplul de mai sus, lumina era albastră). În al doilea rând, microscopul trebuie să colecteze doar lumina de emisie (lumina verde), în timp ce blochează albastrul. Acest lucru se datorează faptului că lumina albastră merge peste tot, dar lumina verde provine doar din structurile specifice din eșantion. Pentru a bloca lumina albastră, microscopul are de obicei ceva numit filtru de trecere lungă, care permite luminii verzi să treacă fără lumină albastră. Fiecare filtru de trecere lungă are o lungime de undă de tăiere. Dacă lumina are o lungime de undă mai mare decât limita, atunci poate trece prin filtru. De aici și numele, „pas lung”. Lungimile de undă mai mici sunt blocate.

Iată câteva prezentări generale ale microscopiei cu fluorescență:

bitesizebio.com/33529/fluorescence-microsc…

www.microscopyu.com/techniques/fluorescenc…

www.youtube.com/watch?v=PCJ13LjncMc

Pasul 2: Modelarea microscoapelor cu Ray Optics

Locul doi în concursul de optică