Недорогие флуоресцентные микроскопы и микроскопы светлого поля: 9 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

Проекты Fusion 360 »

Флуоресцентная микроскопия - это метод визуализации, используемый для визуализации определенных структур в биологических и других физических образцах. Интересующие объекты в образце (например, нейроны, кровеносные сосуды, митохондрии и т. Д.) Визуализируются, поскольку флуоресцентные соединения прикрепляются только к этим конкретным структурам. Некоторые из самых красивых микроскопических изображений получены с помощью флуоресцентных микроскопов; просмотрите эти изображения, представленные на веб-странице Nikon MicroscopyU, чтобы увидеть некоторые примеры. Флуоресцентная микроскопия полезна для многих биологических исследований, посвященных определенной структуре или типу клеток. Например, многие исследования нейронов в головном мозге зависят от использования методов флуоресцентной микроскопии, которые позволяют визуализировать именно нейроны.

В этом руководстве я расскажу об основных принципах флуоресцентной микроскопии и о том, как построить три различных недорогих флуоресцентных микроскопа. Эти системы обычно стоят тысячи долларов, но в последнее время были предприняты попытки сделать их более доступными. В дизайне, который я представляю здесь, используется смартфон, цифровая зеркальная фотокамера и USB-микроскоп. Все эти конструкции также работают как светлопольные микроскопы. Давайте начнем!

Шаг 1: Обзор флуоресцентной микроскопии

Чтобы понять основную идею флуоресцентной микроскопии, представьте себе густой ночной лес, наполненный деревьями, животными, кустами и всем остальным, живущим в лесу. Если вы посветите фонариком в лес, вы увидите все эти структуры, и может быть трудно визуализировать конкретное животное или растение. Допустим, вас интересовали только кусты черники в лесу. Для этого вы приучаете светлячков привлекаться только кустами черники, чтобы при взгляде в лес загорались только кусты черники. Можно сказать, что вы пометили кусты черники светлячками, чтобы визуализировать только структуры черники в лесу.

В этом аналоге лес представляет собой весь образец, кусты черники представляют структуру, которую вы хотите визуализировать (например, конкретную клетку или субклеточную органеллу), а светлячки представляют собой флуоресцентное соединение. Случай, когда вы освещаете только фонариком без светлячков, аналогичен светлопольной микроскопии.

Следующим шагом является понимание основной функции флуоресцентных соединений (также называемых флуорофорами). Флуорофоры - это действительно маленькие объекты (в масштабе нанометров), созданные для прикрепления к определенным структурам в образце. Они поглощают свет в узком диапазоне длин волн и повторно излучают свет другой длины волны. Например, один флуорофор может поглощать синий свет (т.е. флуорофор возбуждается синим светом), а затем повторно излучать зеленый свет. Обычно это сводится к спектру возбуждения и излучения (рисунок выше). Эти графики показывают длину волны света, которую поглощает флуорофор, и длину волны света, излучаемого флуорофором.

Конструкция микроскопа очень похожа на обычный светлопольный микроскоп с двумя основными отличиями. Во-первых, свет для освещения образца должен иметь длину волны, возбуждающую флуорофор (в приведенном выше примере свет был синим). Во-вторых, микроскоп должен улавливать только излучаемый свет (зеленый свет), блокируя синий. Это потому, что синий свет идет повсюду, а зеленый свет исходит только от определенных структур в образце. Чтобы блокировать синий свет, в микроскопе обычно есть так называемый длинный фильтр, который пропускает зеленый свет без синего света. У каждого длиннопроходного фильтра есть длина волны отсечки. Если свет имеет более длинную волну, чем отсечка, он может пройти через фильтр. Отсюда и название «длинный путь». Блокируются более короткие длины волн.

Вот несколько обзоров флуоресцентной микроскопии:

bitesizebio.com/33529/fluorescence-microsc…

www.microscopyu.com/techniques/fluorescenc…

www.youtube.com/watch?v=PCJ13LjncMc

Шаг 2: моделирование микроскопов с помощью лучевой оптики

Финалист конкурса оптики