Флуоресцентная микроскопия
Флуоресце́нтная микроскопи́я (англ. fluorescence microscopy) — метод получения увеличенного изображения с использованием люминесценции возбуждённых атомов и молекул образца. Широко применяется в материаловедении и медико-биологических областях.
Описание
Молекулы способны поглощать кванты света и переходить в электронно-возбужденные состояния. Возвращение молекулы в «обычное» (основное) состояние, сопровождающееся излучением света, называют флуоресценцией. Поглощение и флуоресценция обуславливаются строением энергетических уровней электронов молекулы и поэтому является специфическим, для каждого типа молекулы, свойством (см. подробнее в статье электронно-колебательная спектроскопия).
Биологический материал, как правило, сам по себе флуоресцирует крайне слабо, но благодаря применению ярких и разнообразных флуоресцентных молекул (флуорофоров), способных специфически окрашивать разные структуры тканей и клеток, метод флуоресцентной микроскопии оказался очень ценным для медико-биологических наук.
Традиционные методы флуоресцентной микроскопии обладают существенно более низким разрешением по сравнению с электронной или атомно-силовой микроскопией. Однако в отличие от последних, оптическая микроскопия позволяет наблюдать за внутренней микроструктурой клеток и даже небольших организмов, причем не только фиксированных, но и живых. Благодаря этому флуоресцентная микроскопия оказалась наилучшим методом для изучения механизмов функционирования организмов на клеточном, субклеточном и молекулярном уровнях.
Во флуоресцентном микроскопе образец облучается светом с большей частотой, а изображение получают в оптическом спектре. Излучение образца, соответственно, пропускается через фильтр, отсекающий свет на частоте возбуждения. Изображение флюоресцентного препарата может быть сфотографировано специализированной цифровой камерой, позволяющей делать снимки с большой выдержкой. Для некоторых изображений это время может достигать 60 минут.
Интенсивное развитие флуоресцентной микроскопии на рубеже XX и XXI веков привело к развитию новых методов — двухфотонной и конфокальной микроскопии, а также ряда подходов, позволивших преодолеть дифракционный барьер оптического разрешения и достичь беспрецедентного наноразрешения.
Одним из видов флуоресцентной микроскопии является конфокальная микроскопия — метод, позволяющий получать изображение заданного слоя образца, избавляясь от вклада выше- и нижележащих слоёв. Таким образом, этот метод обладает сравнимым разрешением по трём координатным осям. Другая разновидность флуоресцентной микроскопии — эпифлуоресцентная микроскопия — позволяет исследовать поверхность и узкую приповерхностную зону образца.
Флуоресцентная микроскопия полного внутреннего отражения
Метод флуоресцентной микроскопии полного внутреннего отражения (TIRFM) основан на явлении отражения электромагнитных волн от границы раздела двух прозрачных сред, которое возникает при условии, что волна падает из среды с более высоким показателем преломления под углом, превышающем критический (1/n). Интенсивность излучения, проникающего во вторую среду затухает по экспоненциальному закону, что позволяет детектировать флуоресцентные объекты, возбуждаемые этим излучением, в пограничном слое толщиной ~100 нм с разрешением до 10 нм. Таким образом, TIRFM может по праву считаться одним из методов флуоресцентной наноскопии. В биологии метод используется для визуализации плазматической мембраны и примембранных структур клеток.
Флуоресцентная наноскопия
В последние годы было разработано несколько новых подходов в области флуоресцентной микроскопии, которые позволили преодолеть дифракционный барьер оптического разрешения и достичь очень высокого ~10 нм. Эти методы стали объединять общим термином флуоресцентная наноскопия.
См. также
- Флуоресценция в биологических исследованиях
- Биофотоника
- Август Кёлер
Примечания
- Saffarian S., Kirchhausen T. Differential evanescence nanometry: live-cell fluorescence measurements with 10-nm axial resolution on the plasma membrane // Biophys J. 2008. V. 94. P. 2333—2342.
Литература
- Kässens M. et al. Basics of Light Microscopy & Imaging. — GIT Verlag GmbH & Co. KG, 2006. — 52 p.
- Abbe, E. Beiträge zur Theorie des Mikroskops und der Mikroskopischen Wahrnehmung // Arch. Mikrosc. Anat. Entwicklungsmech. 1873. Bd. 9. S. 413—468.
- Truskey, G. A., Burmeister, J. S., Grapa, E. el al. Journal of Cell Science Volume 103, Issue 2, 1992, P. 491—499.
- Axelrod, D. Journal of Biomedical Optics Volume 6, Issue 1, January 2001, Pages 6-13.
Ссылки
- Австралийские учёные разработали флуоресцентные наночастицы, которые позволяют на стандартных микроскопах без дополнительных затрат изучать наноразмерные объекты // ИА REGNUM, 18 августа 2019
- ibioseminars.org (англ.)
В другом языковом разделе есть более полная статья Fluorescence microscope (англ.). |
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Флуоресцентная микроскопия, Что такое Флуоресцентная микроскопия? Что означает Флуоресцентная микроскопия?
Fluoresce ntnaya mikroskopi ya angl fluorescence microscopy metod polucheniya uvelichennogo izobrazheniya s ispolzovaniem lyuminescencii vozbuzhdyonnyh atomov i molekul obrazca Shiroko primenyaetsya v materialovedenii i mediko biologicheskih oblastyah Shematicheskoe izobrazhenie principa dejstviya fluorescentnogo mikroskopaOpisanieMolekuly sposobny pogloshat kvanty sveta i perehodit v elektronno vozbuzhdennye sostoyaniya Vozvrashenie molekuly v obychnoe osnovnoe sostoyanie soprovozhdayusheesya izlucheniem sveta nazyvayut fluorescenciej Pogloshenie i fluorescenciya obuslavlivayutsya stroeniem energeticheskih urovnej elektronov molekuly i poetomu yavlyaetsya specificheskim dlya kazhdogo tipa molekuly svojstvom sm podrobnee v state elektronno kolebatelnaya spektroskopiya Biologicheskij material kak pravilo sam po sebe fluoresciruet krajne slabo no blagodarya primeneniyu yarkih i raznoobraznyh fluorescentnyh molekul fluoroforov sposobnyh specificheski okrashivat raznye struktury tkanej i kletok metod fluorescentnoj mikroskopii okazalsya ochen cennym dlya mediko biologicheskih nauk Tradicionnye metody fluorescentnoj mikroskopii obladayut sushestvenno bolee nizkim razresheniem po sravneniyu s elektronnoj ili atomno silovoj mikroskopiej Odnako v otlichie ot poslednih opticheskaya mikroskopiya pozvolyaet nablyudat za vnutrennej mikrostrukturoj kletok i dazhe nebolshih organizmov prichem ne tolko fiksirovannyh no i zhivyh Blagodarya etomu fluorescentnaya mikroskopiya okazalas nailuchshim metodom dlya izucheniya mehanizmov funkcionirovaniya organizmov na kletochnom subkletochnom i molekulyarnom urovnyah Vo fluorescentnom mikroskope obrazec obluchaetsya svetom s bolshej chastotoj a izobrazhenie poluchayut v opticheskom spektre Izluchenie obrazca sootvetstvenno propuskaetsya cherez filtr otsekayushij svet na chastote vozbuzhdeniya Izobrazhenie flyuorescentnogo preparata mozhet byt sfotografirovano specializirovannoj cifrovoj kameroj pozvolyayushej delat snimki s bolshoj vyderzhkoj Dlya nekotoryh izobrazhenij eto vremya mozhet dostigat 60 minut Intensivnoe razvitie fluorescentnoj mikroskopii na rubezhe XX i XXI vekov privelo k razvitiyu novyh metodov dvuhfotonnoj i konfokalnoj mikroskopii a takzhe ryada podhodov pozvolivshih preodolet difrakcionnyj barer opticheskogo razresheniya i dostich besprecedentnogo nanorazresheniya Odnim iz vidov fluorescentnoj mikroskopii yavlyaetsya konfokalnaya mikroskopiya metod pozvolyayushij poluchat izobrazhenie zadannogo sloya obrazca izbavlyayas ot vklada vyshe i nizhelezhashih sloyov Takim obrazom etot metod obladaet sravnimym razresheniem po tryom koordinatnym osyam Drugaya raznovidnost fluorescentnoj mikroskopii epifluorescentnaya mikroskopiya pozvolyaet issledovat poverhnost i uzkuyu pripoverhnostnuyu zonu obrazca Fluorescentnaya mikroskopiya polnogo vnutrennego otrazheniyaMetod fluorescentnoj mikroskopii polnogo vnutrennego otrazheniya TIRFM osnovan na yavlenii otrazheniya elektromagnitnyh voln ot granicy razdela dvuh prozrachnyh sred kotoroe voznikaet pri uslovii chto volna padaet iz sredy s bolee vysokim pokazatelem prelomleniya pod uglom prevyshayushem kriticheskij 1 n Intensivnost izlucheniya pronikayushego vo vtoruyu sredu zatuhaet po eksponencialnomu zakonu chto pozvolyaet detektirovat fluorescentnye obekty vozbuzhdaemye etim izlucheniem v pogranichnom sloe tolshinoj 100 nm s razresheniem do 10 nm Takim obrazom TIRFM mozhet po pravu schitatsya odnim iz metodov fluorescentnoj nanoskopii V biologii metod ispolzuetsya dlya vizualizacii plazmaticheskoj membrany i primembrannyh struktur kletok Fluorescentnaya nanoskopiyaOsnovnaya statya Fluorescentnaya nanoskopiya V poslednie gody bylo razrabotano neskolko novyh podhodov v oblasti fluorescentnoj mikroskopii kotorye pozvolili preodolet difrakcionnyj barer opticheskogo razresheniya i dostich ochen vysokogo 10 nm Eti metody stali obedinyat obshim terminom fluorescentnaya nanoskopiya Sm takzheFluorescenciya v biologicheskih issledovaniyah Biofotonika Avgust KyolerPrimechaniyaSaffarian S Kirchhausen T Differential evanescence nanometry live cell fluorescence measurements with 10 nm axial resolution on the plasma membrane Biophys J 2008 V 94 P 2333 2342 LiteraturaKassens M et al Basics of Light Microscopy amp Imaging GIT Verlag GmbH amp Co KG 2006 52 p Abbe E Beitrage zur Theorie des Mikroskops und der Mikroskopischen Wahrnehmung Arch Mikrosc Anat Entwicklungsmech 1873 Bd 9 S 413 468 Truskey G A Burmeister J S Grapa E el al Journal of Cell Science Volume 103 Issue 2 1992 P 491 499 Axelrod D Journal of Biomedical Optics Volume 6 Issue 1 January 2001 Pages 6 13 SsylkiAvstralijskie uchyonye razrabotali fluorescentnye nanochasticy kotorye pozvolyayut na standartnyh mikroskopah bez dopolnitelnyh zatrat izuchat nanorazmernye obekty IA REGNUM 18 avgusta 2019 ibioseminars org angl V drugom yazykovom razdele est bolee polnaya statya Fluorescence microscope angl Vy mozhete pomoch proektu rasshiriv tekushuyu statyu s pomoshyu perevoda
