PAP nauka i zdrowie
Użytkownik:
Hasło:
Ekspert: zgony wśród zaszczepionych przeciwko Covid-19 będą się zdarzały ...     MRiRW: na razie nie ma szczepionki dla norek przeciw SARS-CoV-2 ...     Włochy/ Znaczne pogorszenie sytuacji epidemicznej na północy ...     W Australii pierwsze przypadki zakażenia rosyjskim wariantem koronawirusa ...     Naturalna substancja może być idealnym antykoncepcyjnym środkiem dla mężczyzn ...     UE/ Włochy zablokowały eksport szczepionek AstraZeneca do Australii ...     Laryngolog: w okresie pandemii warto wzmacniać barierę ochronną nosa ...     Dworczyk: 10 marca rozpocznie się rejestracja osób przewlekle chorych; a 11 marca 69-latków ...     W Tatrach budzą się niedźwiedzie ...     Dworczyk: nie ma informacji o opóźnieniach z wyjątkiem tej jednej dostawy szczepionki AstraZeneca ...    

Mikroskopia fluorescencyjna może być bardziej “obliczalna”


Dzięki nowej technice mikroskopii fluorescencyjnej wykorzystującej “optyczny grzebień częstotliwości” można mierzyć nie tylko natężenie emitowanego światła, ale także czas, przez jaki jest ono emitowane – informuje pismo “Science Advances”.

Szeroko stosowana w biochemii i naukach przyrodniczych mikroskopia fluorescencyjna umożliwia bezpośrednią obserwację komórek oraz niektórych obecnych w nich i wokół nich związków. Cząsteczki fluorescencyjne pochłaniają światło w określonym zakresie długości fal (na przykład ultrafiolet), a następnie emitują je ponownie w dłuższym zakresie długości fal - zwykle jako światło widzialne o różnej barwie.

Głównym ograniczeniem konwencjonalnej mikroskopii fluorescencyjnej są trudności z ilościową oceną wyników. Na intensywność fluorescencji wpływają zarówno warunki doświadczalne, jak i stężenie substancji fluorescencyjnej.

Naukowcy z uniwersytetu w Tokushimie opracowali technikę mikroskopii fluorescencyjnej, którą można wykorzystać do obserwacji dynamicznych zjawisk biologicznych. Pozwala ona brać pod uwagę nie tylko intensywność, ale i czas trwania fluorescencji.

Gdy substancja fluorescencyjna jest naświetlana krótkim rozbłyskiem światła, wynikająca z tego fluorescencja nie znika natychmiast, ale stopniowo, w sposób właściwy dla tej substancji. Technika „mikroskopii czasu życia fluorescencji” wykorzystuje to zjawisko - które jest niezależne od warunków eksperymentu - w celu dokładnego określenia ilościowego cząsteczek fluorescencyjnych i zmian w ich środowisku. Jednak zanik fluorescencji jest niezwykle szybki i zwykłe kamery nie są wstanie go uchwycić. Można, użyć punktowego, szybko działającego fotodetektora, ale nie daje on pełnego obrazu 2D. Aby uzyskać obraz, fotodetektor trzeba przesuwać mechanicznie nad próbką, co znacznie ogranicza prędkość przechwytywania obrazu.

Zespołowi z Tokushimy udało się wyeliminować konieczność mechanicznego skanowania. Jak wyjaśnia profesor Takeshi Yasui z Instytutu Fotoniki Post-LED (pLED) Uniwersytetu Tokushima, "naszą metodę można zinterpretować jako jednoczesne odwzorowanie 44 400 “stoperów świetlnych” w przestrzeni 2D w celu pomiaru czasu życia fluorescencji - wszystko w jednym ujęciu i bez skanowania”.

Jednym z filarów metody jest użycie optycznego grzebienia częstotliwości jako światła wzbudzającego próbkę. Grzebień częstotliwości optycznej jest zasadniczo sygnałem świetlnym składającym się z sumy wielu dyskretnych częstotliwości optycznych ze stałą odległością między nimi. Słowo „grzebień” w tym kontekście odnosi się do tego, jak wygląda sygnał na wykresie względem częstotliwości optycznej: gęsty zbiór jednakowo oddalonych „kolców” wyrastających z osi częstotliwości optycznej i przypominających grzebień do włosów.

Przy użyciu specjalnego sprzętu optycznego para sygnałów grzebieniowych częstotliwości wzbudzania jest rozkładana na pojedyncze optyczne sygnały dudnienia (dudnienia optyczne z podwójnym grzebieniem) o różnych częstotliwościach modulacji intensywności, z których każdy ma jedną częstotliwość modulacji i napromieniowywany jest na próbkę docelową. Kluczowe jest to, że każda wiązka światła uderza w próbkę w przestrzennie odrębnym miejscu, tworząc zgodność jeden do jednego między każdym punktem na powierzchni 2D próbki (pikselem) a każdą częstotliwością modulacji dudnień optycznych z podwójnym grzebieniem.

Ze względu na swoje właściwości fluorescencyjne, próbka ponownie emituje część przechwyconego promieniowania, zachowując jednocześnie wspomnianą wcześniej zgodność częstotliwości i położenia. Fluorescencja emitowana z próbki jest następnie po prostu ogniskowana za pomocą soczewki na szybkim jednopunktowym fotodetektorze. Wreszcie, mierzony sygnał jest matematycznie przetwarzany w domenie częstotliwości, a czas życia fluorescencji dla każdego „piksela” można łatwo obliczyć z względnego opóźnienia fazy, które istnieje między sygnałem pobudzenia przy tej częstotliwości modulacji w porównaniu ze zmierzonym.

„Ponieważ nasza technika nie wymaga skanowania, jednoczesny pomiar całej próbki jest gwarantowany w każdym ujęciu - zauważa prof. Yasui. - Będzie to pomocne w naukach przyrodniczych, gdzie potrzebne są dynamiczne obserwacje żywych komórek”.

Oprócz zapewnienia głębszego wglądu w procesy biologiczne, nowe podejście można wykorzystać na przykład do jednoczesnego obrazowania wielu próbek do testów antygenowych, które są już wykorzystywane do diagnostyki COVID-19.(PAP)

Autor: Paweł Wernicki

pmw/ agt/




Copyright Copyright © PAP SA 2011 Materiały redakcyjne, fotografie, grafy, zdjęcia i pliki wideo pochodzące z serwisów PAP stanowią element baz danych, których producentem i wydawcą jest Polska Agencja Prasowa S.A z siedzibą w Warszawie, i chronione są przepisami ustawy z dnia 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych oraz ustawy z dnia 27 lipca 2001 r. o ochronie baz danych. Z zastrzeżeniem przewidzianych przez przepisy prawa wyjątków, w szczególności dozwolonego użytku osobistego, ich wykorzystywanie dozwolone jest jedynie po zawarciu stosownej umowy licencyjnej. PAP S.A. zastrzega, iż dalsze rozpowszechnianie materiałów, o których mowa w art. 25 ust. 1 pkt. b) ustawy o prawie autorskim i prawach pokrewnych, jest zabronione.