Nízkorozpočtové fluorescenčné a Brightfieldove mikroskopy: 9 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Projekty Fusion 360 »

Fluorescenčná mikroskopia je zobrazovacia metóda používaná na vizualizáciu špecifických štruktúr v biologických a iných fyzikálnych vzorkách. Objekty záujmu vo vzorke (napr. Neuróny, krvné cievy, mitochondrie atď.) Sú vizualizované, pretože fluorescenčné zlúčeniny sa pripájajú iba k týmto špecifickým štruktúram. Niektoré z najkrajších mikroskopických snímok sa zbierajú pomocou fluorescenčných mikroskopov; Pozrite sa na tieto obrázky uvedené na webovej stránke Nikon MicroscopyU, kde nájdete niekoľko príkladov. Fluorescenčná mikroskopia je užitočná v mnohých biologických štúdiách, ktoré sa zameriavajú na konkrétnu štruktúru alebo typ bunky. Mnoho výskumných štúdií o neurónoch v mozgu napríklad závisí od použitia spôsobov fluorescenčnej mikroskopie, ktoré špecificky zobrazujú neuróny.

V tomto návode sa pozriem na základné princípy fluorescenčnej mikroskopie a na to, ako zostaviť tri rôzne lacné fluorescenčné mikroskopy. Tieto systémy zvyčajne stoja tisíce dolárov, ale v poslednom čase sa vyvíjalo úsilie o ich väčšiu dostupnosť. Návrhy, ktoré tu uvádzam, používajú chytrý telefón, dSLR a mikroskop USB. Všetky tieto návrhy fungujú aj ako mikroskopy v jasnom poli. Začnime!

Krok 1: Prehľad fluorescenčnej mikroskopie

Aby ste pochopili základnú myšlienku fluorescenčnej mikroskopie, predstavte si v noci hustý les plný stromov, zvierat, kríkov a všetkého ostatného žijúceho v lese. Ak zasvietite baterkou do lesa, uvidíte všetky tieto štruktúry a môže byť ťažké predstaviť si konkrétne zviera alebo rastlinu. Povedzme, že vás zaujímalo iba vidieť čučoriedkové kríky v lese. Aby ste to dosiahli, trénujete svetlušky, aby ich lákali iba čučoriedkové kríky, aby sa vám pri pohľade do lesa rozsvietili iba čučoriedkové kríky. Dalo by sa povedať, že ste čučoriedkové kríky označili svetluškami, aby ste si mohli predstaviť iba čučoriedkové štruktúry v lese.

V tomto analógii les predstavuje celú vzorku, čučoriedkové kríky predstavujú štruktúru, ktorú chcete vizualizovať (napríklad konkrétnu bunku alebo subcelulárnu organelu), a svetlušky sú fluorescenčnou zlúčeninou. Prípad, v ktorom svietite baterkou sám bez svetlušiek, je podobný mikroskopii v jasnom poli.

Ďalším krokom je pochopenie základnej funkcie fluorescenčných zlúčenín (nazývaných tiež fluorofory). Fluorofory sú skutočne malé objekty (v mierke nanometrov) navrhnuté tak, aby sa prichytili k špecifickým štruktúram vo vzorke. Absorbujú svetlo v úzkom rozsahu vlnových dĺžok a vyžarujú ďalšiu vlnovú dĺžku svetla. Jeden fluorofor môže napríklad absorbovať modré svetlo (t. J. Fluorofor je excitovaný modrým svetlom) a potom znova vyžarovať zelené svetlo. Obvykle je to zhrnuté v excitačnom a emisnom spektre (obrázok vyššie). Tieto grafy zobrazujú vlnovú dĺžku svetla, ktorú fluorofor absorbuje, a vlnovú dĺžku svetla, ktoré fluorofor vyžaruje.

Konštrukcia mikroskopu je veľmi podobná bežnému mikroskopu s jasným poľom s dvoma hlavnými rozdielmi. Po prvé, svetlo na osvetlenie vzorky musí mať vlnovú dĺžku, ktorá excituje fluorofor (v prípade vyššie uvedeného príkladu bolo svetlo modré). Za druhé, mikroskop musí zbierať iba emisné svetlo (zelené svetlo), pričom blokuje modré. Je to preto, že modré svetlo ide všade, ale zelené svetlo pochádza iba zo špecifických štruktúr vo vzorke. Na zablokovanie modrého svetla má mikroskop zvyčajne niečo, čo sa nazýva longpass filter, ktorý prepúšťa zelené svetlo bez modrého svetla. Každý longpass filter má medznú vlnovú dĺžku. Ak má svetlo väčšiu vlnovú dĺžku ako prahová hodnota, môže prejsť filtrom. Odtiaľ pochádza názov „longpass“. Kratšie vlnové dĺžky sú blokované.

Tu je niekoľko prehľadov fluorescenčnej mikroskopie:

bitesizebio.com/33529/fluorescence-microsc…

www.microscopyu.com/techniques/fluorescenc…

www.youtube.com/watch?v=PCJ13LjncMc

Krok 2: Modelovanie mikroskopov s lúčovou optikou

2. miesto v súťaži o optiku