Lavpris-fluorescens- og Brightfield-mikroskoper: 9 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:22

Fusion 360 -prosjekter »

Fluorescensmikroskopi er en avbildningsmodell som brukes til å visualisere spesifikke strukturer i biologiske og andre fysiske prøver. Objektene av interesse i prøven (f.eks. Nevroner, blodkar, mitokondrier, etc.) visualiseres fordi fluorescerende forbindelser bare fester seg til de spesifikke strukturene. Noen av de vakreste mikroskopibildene er samlet med fluorescensmikroskoper; sjekk ut disse bildene på Nikon MicroscopyU -websiden for å se noen eksempler. Fluorescensmikroskopi er nyttig for mange biologistudier som fokuserer på en bestemt struktur eller celletype. For eksempel er mange forskningsstudier om nevroner i hjernen avhengig av bruk av fluorescensmikroskopimodaliteter som spesifikt viser nevroner.

I denne instruksen vil jeg gå over de grunnleggende prinsippene for fluorescensmikroskopi og hvordan man bygger tre forskjellige rimelige fluorescensmikroskoper. Disse systemene koster vanligvis tusenvis av dollar, men det har vært gjort siste forsøk på å gjøre dem lettere tilgjengelige. Designene jeg presenterer her bruker en smarttelefon, en dSLR og et USB -mikroskop. Alle disse designene fungerer også som brightfield -mikroskoper. La oss komme i gang!

Trinn 1: Oversikt over fluorescensmikroskopi

For å forstå den grunnleggende ideen om fluorescensmikroskopi, tenk deg en tykk skog om natten fylt med trær, dyr, busker og alt annet som bor i en skog. Hvis du skinner en lommelykt inn i skogen, ser du alle disse strukturene, og det kan være vanskelig å visualisere et bestemt dyr eller en plante. La oss si at du bare var interessert i å se blåbærbusker i skogen. For å oppnå dette trener du ildfluer til å bli tiltrukket av bare blåbærbusker, slik at bare blåbærbusker lyser når du ser inn i skogen. Du kan si at du merket blåbærbuskene med ildfluene, slik at du bare kunne visualisere blåbærstrukturene i skogen.

I denne analogen representerer skogen hele prøven, blåbærbusker representerer strukturen du vil visualisere (f.eks. En bestemt celle eller subcellulær organell), og ildfluene er den fluorescerende forbindelsen. Saken der du skinner lommelykten alene uten ildfluene, er analog med lysfeltmikroskopi.

Det neste trinnet er å forstå den grunnleggende funksjonen til fluorescerende forbindelser (også kalt fluoroforer). Fluoroforer er virkelig små objekter (på nanometers skala) konstruert for å feste seg til spesifikke strukturer i prøven. De absorberer lys over et smalt bølgelengdeområde og sender ut en annen bølgelengde av lys. For eksempel kan en fluorofor absorbere blått lys (dvs. at fluoroforen eksiteres av blått lys) og deretter avgi grønt lys igjen. Vanligvis oppsummeres dette med et eksitasjons- og utslippsspektrum (bildet ovenfor). Disse grafene viser lysets bølgelengde som fluoroforen absorberer og lysbølgelengden som fluoroforen avgir.

Mikroskopdesignet er veldig likt et normalt lysfeltmikroskop med to store forskjeller. Først må lyset for å belyse prøven være bølgelengden som stimulerer fluoroforen (for eksempelet ovenfor var lyset blått). For det andre trenger mikroskopet å samle bare utslippslyset (det grønne lyset), mens det blå blokkeres. Dette er fordi det blå lyset går overalt, men det grønne lyset kommer bare fra de spesifikke strukturene i prøven. For å blokkere det blå lyset har mikroskopet vanligvis noe som kalles et langpassfilter som lar grønt lys gå gjennom uten blått lys. Hvert langpassfilter har en cutoff -bølgelengde. Hvis lyset har en lengre bølgelengde enn cutoff, kan det passere gjennom filteret. Derav navnet "langpass". Kortere bølgelengder er blokkert.

Her er flere oversikter over fluorescensmikroskopi:

bitesizebio.com/33529/fluorescence-microsc…

www.microscopyu.com/techniques/fluorescenc…

www.youtube.com/watch?v=PCJ13LjncMc

Trinn 2: Modelleringsmikroskoper med Ray Optics

Andreplass i optikkonkurransen