Конфокальная микроскопия
Конфокальная микроскопия (конфокальная лазерная сканирующая микроскопия, КЛСМ (англ. confocal laser scanning microscopy)) — разновидность световой оптической микроскопии, обладающей значительным контрастом и пространственным разрешением по сравнению с классической световой микроскопией, что достигается использованием точечной диафрагмы (пинхол, pinhole), размещённой в плоскости изображения и ограничивающей поток фонового рассеянного света излучаемого не из фокальной плоскости объектива. Это позволяет получить серии изображений на различных глубинах фокальной плоскости внутри образца (т. н. оптическое секционирование образца по глубине), и затем реконструировать трехмерное изображение образца из этих серий. Конфокальная микроскопия получила широкое применение в области биологии, медицины, материаловедения и физике полупроводников.
История
Первые прототипы

В 1940 году Ганс Гольдманн, офтальмолог из Берна, Швейцария, разработал систему щелевых ламп для документирования глазных обследований. Эта система рассматривается некоторыми более поздними авторами в качестве первой конфокальной оптической системы.
В 1943 году Зюн Коана опубликовала конфокальную систему. В 1951 году Хирото Наора, коллега Коаны, описал конфокальный микроскоп в журнале Science для спектрофотометрии.
В 1950-х годах биологам понадобилось увеличить контраст изображений меченых флюорохромами объектов в толстых срезах тканей. Для разрешения этой проблемы Марвин Минский, профессор Массачусетского технологического института в США, предложил использовать для флуоресцентных микроскопов конфокальную схему. В 1957 г. Минский получил на эту схему патент.

Тандем-сканирующий микроскоп
В 1960-х годах чехословацкий ученый Моймир Петрань, сотрудник медицинского факультета Карловского университета в Пльзени, разработал Тандем-сканирующий микроскоп, первый коммерческий конфокальный микроскоп, в конструкции которого использовался вращающийся диск — диск Нипкова — для создания и локализации множественных точечных источников возбуждения и излучения.
Чехословацкий патент был подан в 1966 году Петранем и его коллегой Миланом Хадравским. Первая научная публикация с данными и изображениями, полученными с помощью этого микроскопа, авторами которой стали Дэвид Эггер из Йельского университета и непосредственно Моймир Петрань, была опубликована в журнале Science в 1967 году. Вторая публикация 1968 года описывает теорию и технические детали прибора. В 1970 году на изобретение был получен патент в США.
Совмещение конфокального микроскопа с лазерным осветителем
В 1969 и 1971 гг. ученые Дэвид Эггер и Пол Давидович из Йельского университета опубликовали пионерские работы, описывающие первый конфокальный лазерный сканирующий микроскоп Это был точечный сканер, то есть генерировалось только одно пятно освещения. Они использовали эпи-подсветку в отраженном свете для наблюдения нервной ткани. В качестве источника когерентного излучения использовался 5 мВт гелий-неоновый лазер с длиной волны 633 нм. Лазерный пучок отражался полупрозрачным зеркалом в направлении объектива. Объективом являлась простая линза с фокусным расстоянием 8,5 мм. В отличие от всех предыдущих (а впоследствии и поздних конструкций конфокальных систем) образец сканировался движением этой линзы (сканирование объективом), что приводило к перемещению фокальной точки. Отраженный свет возвращался на полупрозрачное зеркало, фокусировался другой линзой на диафрагму (пинхол), позади которой размещался фотоэлектронный умножитель. Сигнал визуализировался с помощью ЭЛТ осциллографа, катодный луч перемещался одновременно с объективом. С помощью специального адаптера, предусматривалась возможность делать фотографии на фотоаппарат Polaroid. Три из полученных таким образом фотографии были опубликованы в работе 1971 года.
Получили свое развитие и схемы конфокального сканирующего микроскопа Марвина Мински с использованием лазерного излучения. В дальнейшем основное внимание исследователей было направлено на анализ применения флуоресцентных красителей для исследований in vivo и улучшение качества конфокального изображения за счет увеличения интенсивности флуоресцентного излучения.
Развитие сканирующих систем
В 1977 году Колин Дж. Р. Шеппард и Амаржиоти Чоудхури опубликовали теоретический анализ конфокальных и лазерно-сканирующих микроскопов. Вероятно, это явилось первой научной публикацией, в которой использовался термин «конфокальный микроскоп». В 1978 году Кристоф Кремер и Томас Кремер опубликовали проект конфокального лазерного сканирующего микроскопа, используя флуоресцентное возбуждение с электронным автофокусом. В этой модели КЛСМ впервые был совмещен метод лазерного сканирования с объемной детекцией биологических объектов, меченных флуоресцентными маркерами. В 1978 и 1980 годах оксфордская группа Колина Шеппарда и Тони Уилсона описала конфокальную систему с эпи-лазерной подсветкой, сканирующим предметным столиком и фотоумножителями в качестве детекторов. Столик мог перемещаться вдоль оптической оси, что позволяло проводить трёхмерное оптическое послойное секционирование. В 1979 году Фред Бракенхофф и его коллеги продемонстрировали, что теоретические преимущества оптического секционирования и улучшение оптического разрешения действительно достижимы на практике. В 1983 году И. Кокс и Ш. Шеппард опубликовали первую работу, в которой конфокальный микроскоп управлялся персональным компьютером.
Точечное сканирование лазерным пучком
В середине 1980-х годов Уильям Брэдшоу Амос и Джон Грэлхем Уайт с коллегами из Лаборатории молекулярной биологии в Кембридже построили первый конфокальный лазерно-сканирующий микроскоп. В его оптической схеме сканирование осуществлялось путем последовательного перемещения пучка освещения по образцу, а не движением столика с образцом. Данная схема позволила значительно увеличить скорость сканирования за счет отказа от инерционных механических систем сканирования и достичь быстродействия до четырех кадров в секунду (512 строк в каждом).
Параллельно совет медицинских исследований (MRC) Великобритании, спонсировал разработку прототипа современного коммерческого конфокального микроскопа, который в дальнейшем был приобретен компанией Bio-Rad, дополнен компьютерным управлением и коммерциализирован как «MRC 500». Преемник MRC 600 позднее стал основой для разработки первого двухфотонного флуоресцентного микроскопа, разработанного в 1990 году в Корнельском университете.
Исследования, проводимые в Стокгольмском университете примерно в то же время, также трансформировались в коммерческий КЛСМ Sarastro.
Предприятие было приобретено в 1990 году Molecular Dynamics, но дальнейшая разработка системы в конечном итоге была прекращена.
В 1989 году Фритц Карл и Экхард Прайкшаты изобрели сканирующий лазерно-диодный микроскоп для анализа размеров частиц.
В Германии компания Heidelberg Instruments, основанная в 1984 году, разработала технологию КЛСМ, которая первоначально предназначалась для промышленного применения, а не для биологии. В начале 1990-х гг данная технология активно развивалась в компаниях Leica Lasertechnik и Carl Zeiss, которая на тот момент уже успешно осуществляла выпуск световых микроскопов с реализованной схемой сканирования лазерным пучком, которые в дальнейшем были модернизирована до конфокальных систем.
Принцип работы

Оптическая схема обычного светового микроскопа формирует изображение всей части образца, находящегося в ГРИП используемого микрообъектива, а конфокальный микроскоп формирует изображение очень тонкого среза объекта на одном уровне глубины. По сути, метод КЛСМ достигается за счет контролируемого ограничения глубины фокуса оптической системы.
Принцип конфокальной визуализации был запатентован в 1957 году Марвином Минским и направлен на преодоление некоторых ограничений традиционных флуоресцентных микроскопов. В обычном (широкопольном) флуоресцентном микроскопе весь образец равномерно освещается источником излучения микроскопа. При этом происходит одновременное облучение и возбуждение всего образца, а результирующая флуоресценция детектируется с помощью фотоприемника или камеры микроскопа, включая большую фоновую часть объекта. Напротив, конфокальный микроскоп использует точечную подсветку (см. Функция рассеяния точки) и пинхол в оптически сопряженной плоскости перед детектором для исключения внефокусного сигнала. Таким образом, происходит детектирование флуоресцентного излучения только из фокальной плоскости, поэтому оптическое разрешение изображения, особенно вдоль оси Z (по глубине образца), намного выше, чем у обычных световых микроскопов. Однако, поскольку большая часть флуоресценции от образца диафрагмируется, увеличению разрешения сопутствует снижение интенсивности полезного сигнала. Для компенсации этого побочного эффекта используют более длительную экспозицию детектора и высокочувствительные фотоприемники, как правило ФЭУ или лавинный фотодиод, которые преобразуют оптический сигнал в электрический, с последующей регистрацией на персональном компьютере.
Поскольку на образце регистрируется только одна флуоресцирующая точка, то для формирования двумерного или трехмерного изображения требуется растровое сканирование образца. Лазерный пучок перемещается по образцу в горизонтальной плоскости с использованием одного или нескольких зеркал с управляемым углом наклона. Этот метод сканирования обычно имеет низкую скорость сканирования, которая, однако, может варьироваться. Так, более медленное сканирование обеспечивает лучшее соотношение сигнал/шум, что приводит к лучшему контрасту и более высокому разрешению.
Как известно, ГРИП КЛСМ прямо пропорциональна длине волны используемого излучения и обратно пропорциональна числовой апертуре микрообъектива, а также зависит от оптических свойств образца. Благодаря этому в КЛСМ с помощью различных алгоритмов происходит программная реконструкция точки 3D-объектов. Наиболее распространенным является алгоритм поиска максимума интенсивности.
Конфокальный микроскоп имеет разрешение такое же как и обычный микроскоп и ограничено оно дифракционным пределом.
где — длина волны излучения,
— числовая апертура объектива,
— показатель преломления среды между образцом и объективом,
— половина угла, который «захватывает» объектив. В видимом диапазоне разрешение составляет ~ 250 нм (NA=1,45, n=1,51).Однако в последние годы успешно развиваются схемы микроскопов, которые используют нелинейные свойства флуоресценции образцов. В этом случае достигается разрешение значительно меньшее дифракционного предела и составляет ~ 3—10 нм.
Рассмотрим теперь вопрос увеличения контрастности при использовании конфокальной оптической схемы. Во-первых, так как в конфокальном микроскопе свет дважды проходит через объектив, то функция размытия точки (далее обозначаемая PSF) имеет следующий вид:
,
где Pconf — конфокальная функция размытия точки, а p — обычная функция размытия точки.

Таким образом, достижимая толщина фокальной плоскости определяется в основном длиной волны используемого излучения, деленной на числовую апертуру объектива, а также зависит от оптических свойств образца. Благодаря тонкому оптическому срезу эти типы микроскопов особенно хороши для 3D-визуализации и поверхностном профилировании образцов.
Последовательные срезы формируют «z-стек», который может быть обработан определенным программным обеспечением для создания реконструированного 3D-изображения или представлен в двухмерном стеке для публикации, благодаря распространенному алгоритму поиска максимума интенсивности.
Конфокальная микроскопия обеспечивает возможность прямого, неинвазивного последовательного оптического секционирования интактных толстых живых образцов с минимальными требованиями к их подготовке, а также более высокое латеральное разрешение в сравнении с обычной световой микроскопией. Как правило, биологические образцы контрастируют флуоресцентными красителями, чтобы визуализировать их определенные области или органеллы. При этом фактическая концентрация красителя может быть очень низкой, чтобы свести к минимуму воздействие на биологические системы. Так, некоторые конфокальные системы могут отслеживать отдельные флуоресцентные молекулы. Кроме того, трансгенные технологии могут создавать организмы, которые продуцируют свои собственные флуоресцентные химерные молекулы (меченые GFP, green fluorescent protein).
Конфокальный лазерный сканирующий микроскоп, имеющий высокий контраст, даёт две неоценимые возможности: он позволяет исследовать ткани на клеточном уровне в состоянии физиологической жизнедеятельности, а также оценивать результаты (динамику) клеточной активности в четырёх измерениях — высота, ширина, глубина и время.
Пространственное разрешение в конфокальной микроскопии


Применяя для разрешения (провал 26 % от максимума распределения), мы получим, что разрешение в конфокальном микроскопе увеличивается, но не существенно. Для конфокального микроскопа разрешение (rc) определяется следующим образом[1]:
,
где n — относительный показатель преломления, D — диаметр входного зрачка оптической системы, λ — длина волны, F — фокусное расстояние микрообъектива, θ - апертурный угол микрообъектива, λ'=λ/n. Для обычного светового микроскопа разрешение (rr):
Однако основным достоинством конфокального микроскопа является не увеличение разрешения в смысле критерия Релея, а существенное увеличение контрастности. В частности для обычной PSF в фокальной плоскости отношение амплитуды в первом боковом максимуме к амплитуде главного максимума составляет 2 %, для случая конфокального микроскопа это отношение будет 0,04 %.
Конфокальная микроскопия обеспечивает увеличение контраста изображения за счет использования сфокусированной подсветки (возбуждения) в области анализа и диафрагмирования флуоресцентного излучения в плоскости изображения. Такое увеличение контрастности приводит к возможности разрешения объектов, имеющих разницу в интенсивности до 200:1, а также обеспечивает повышение разрешения, как в плоскости объекта, так и вдоль оптической оси. Наряду с повышением контрастности флуоресцентная конфокальная микроскопия позволяет обеспечивать пошаговую трехмерную реконструкцию исследуемого объекта за счет использования многоточечной подсветки. Среди наиболее передовых методик сканирующей конфокальной микроскопии следует выделить использование сканирующего диска с микродиафрагмами и применение матричных фотодетекторов .
На сегодня существуют методы, которые позволяют значительно повысить разрешающую способность конфокального микроскопа. В обычном конфокальном микроскопе возбуждающий свет фокусируется в одну точку на образце с последующей детекцией эмиссионного флуоресцентного сигнала. Эмиссионное излучение вне фокуса отсекается пинхолом (точечной диафрагмой), размер которого определяет, сколько максимумов диска Эйри достигнет детектора. Увеличения разрешения можно добиться за счет уменьшения диаметра диафрагмы (пинхола), но соотношение «сигнал-шум» при этом значительно снизится за счет уменьшения интенсивности проходящего через диафрагму эмиссионного излучения. Альтернативой такому сканированию является использование матричных детекторов, которые одновременно регистрируют распределение интенсивности вдоль латеральной плоскости образца одновременно со всей площади диска Эйри, где каждый фоточувствительный элемент выполняет функцию пинхол апертуры. Так, с использованием алгоритма детекции 32-канальным матричным детектором (Airyscan), была показана возможность превышения предела классического разрешения (дифракционного предела) более чем в 1,7 раза во всех трех измерениях: до 140 нм латерально и 400 нм аксиально при длине волны 488 нм.
Применение
КЛСМ широко используется практически во всех отраслях биологии, от клеточной биологии и генетики до микробиологии и биологии развития. Она также используется в квантовой оптике и нанокристаллической визуализации и спектроскопии.
- Биология и медицина
В клиническом плане, КЛСМ используется для исследования различных заболеваний глаз, и особенно для визуализации, качественного анализа и количественной оценки эндотелиальных клеток роговицы. Он используется для локализации и идентификации присутствия нитевидных грибковых филаментов в строме роговицы в случаях кератомикоза, что обеспечивает быструю диагностику и раннее введение корректной терапии. Также представляется перспективным проведение методом КЛСМ эндоскопических процедур (эндомикроскопия). В фармацевтической промышленности было рекомендовано с помощью данного подхода отслеживать процесс производства тонкопленочных фармацевтических форм, контролировать качество и однородность распределения лекарственных субстанций.
- Оптика и кристаллография
КЛСМ используется как механизм восстановления данных в некоторых 3D-оптических системах хранения данных или картировании химических соединений, а также в физике полупроводников и спинтронике (в частности, в изучении свойств NV-центров)..
Пример изображений, полученных методом КЛСМ
-
Серия конфокальных изображений (z-стек), демонстрирующих распределение актиновых филаментов в клеточной линии остеосаркомы U2OS -
3D реконструкция серии конфокальных изображений ядра фиксированных клеток линии HeLa, трансгенный химерный белок гистон H2B-GFP -
β-тубулин в инфузории Tetrahymena -
Срез листа Pteridium aquilinum -
Конфокальное изображение поперечного среза стебля Lycopodium annotinum -
Поперечный срез листа Dryopleris filix-mas -
Конфокальное изображение фрагмента монеты «1 евро» -
Двухканальное конфокальное изображение митотических микротрубочек
См. также
- Оптическая микроскопия
- Флуоресцентная микроскопия
- Флуоресцентная наноскопия
- Флуоресценция в биологических исследованиях
- Лазерная микроскопия
Примечания
- Handbook of Biological Confocal Microscopy : [арх. 20 марта 2015] / J.B. Pawley. — 3rd ed. — Berlin : Springer, 2006. — 985 p. — ISBN 0-387-25921-X. — doi:10.1007/978-0-387-45524-2.
- Hans Goldmann (1939) - Академия Google. scholar.google.ru. Дата обращения: 11 мая 2017. Архивировано 22 июня 2019 года.
- Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. Confocal Microscopy | Imaging & Microscopy - Research, Development, Production (англ.). www.imaging-git.com. Дата обращения: 11 мая 2017. Архивировано 2 августа 2017 года.
- Barry R. Masters. Confocal Microscopy and Multiphoton Excitation Microscopy: The Genesis of Live Cell Imaging. — SPIE Press, 2006-01-01. — 234 с. — ISBN 9780819461186. Архивировано 22 октября 2018 года.
- Hiroto Naora. Microspectrophotometry in Visible Light Range. — 1958-01-01. — book с. Архивировано 22 июня 2019 года.
- Конфокальная микроскопия. Дата обращения: 9 апреля 2010. Архивировано 24 сентября 2015 года.
- US 3013467
- Robert H. Webb. Confocal optical microscopy (англ.) // Reports on Progress in Physics. — 1996-01-01. — Vol. 59, iss. 3. — P. 427. — ISSN 0034-4885. — doi:10.1088/0034-4885/59/3/003.
- Guy Cox. Optical Imaging Techniques in Cell Biology, Second Edition. — CRC Press, 2012-06-04. — 319 с. — ISBN 9781439848258.
- M. David Egger, Mojmir Petran. New Reflected-Light Microscope for Viewing Unstained Brain and Ganglion Cells (англ.) // Science. — 1967-07-21. — Vol. 157, iss. 3786. — P. 305—307. — ISSN 1095-9203 0036-8075, 1095-9203. — doi:10.1126/science.157.3786.305. Архивировано 7 октября 2017 года.
- Mojmír Petráň, Milan Hadravský, M. David Egger, Robert Galambos. Tandem-Scanning Reflected-Light Microscope* (EN) // JOSA. — 1968-05-01. — Т. 58, вып. 5. — С. 661—664. — doi:10.1364/JOSA.58.000661.
- Method and arrangement for improving the resolving power and contrast. Дата обращения: 11 мая 2017. Архивировано 14 ноября 2016 года.
- M. D. Egger, W. Gezari, P. Davidovits, M. Hadravský, M. Petráň. Observation of nerve fibers in incident light (англ.) // Experientia. — 1969-11-01. — Vol. 25, iss. 11. — P. 1225—1226. — ISSN 1420-9071 0014-4754, 1420-9071. — doi:10.1007/BF01900292. Архивировано 6 июня 2018 года.
- P. Davidovits, M. D. Egger. Scanning Laser Microscope for Biological Investigations (EN) // Applied Optics. — 1971-07-01. — Т. 10, вып. 7. — С. 1615—1619. — ISSN 1539-4522. — doi:10.1364/AO.10.001615.
- Barry R. Masters. Confocal Microscopy and Multiphoton Excitation Microscopy: The Genesis of Live Cell Imaging. — SPIE Press, 2006-01-01. — 234 с. — ISBN 9780819461186. Архивировано 22 октября 2018 года.
- C. J. R. Sheppard, A. Choudhury. Image Formation in the Scanning Microscope // Optica Acta: International Journal of Optics. — 1977-10-01. — Т. 24, вып. 10. — С. 1051—1073. — ISSN 0030-3909. — doi:10.1080/713819421.
- Shinya Inoué. Foundations of Confocal Scanned Imaging in Light Microscopy (англ.) // Handbook Of Biological Confocal Microscopy / James B. Pawley. — Springer US, 2006-01-01. — P. 1—19. — ISBN 9780387259215, 9780387455242. — doi:10.1007/978-0-387-45524-2_1. Архивировано 12 июня 2018 года.
- C. Cremer, T. Cremer. Considerations on a laser-scanning-microscope with high resolution and depth of field // Microscopica Acta. — 1978-09-01. — Т. 81, вып. 1. — С. 31—44. — ISSN 0044-376X. Архивировано 22 октября 2018 года.
- W. B. Amos, J. G. White. How the confocal laser scanning microscope entered biological research // Biology of the Cell. — 2003-09-01. — Т. 95, вып. 6. — С. 335—342. — ISSN 0248-4900. Архивировано 22 октября 2018 года.
- Digital image processing of confocal images - ScienceDirect (англ.). www.sciencedirect.com. Дата обращения: 11 мая 2017. Архивировано 22 апреля 2019 года.
- J. G. White, W. B. Amos, M. Fordham. An evaluation of confocal versus conventional imaging of biological structures by fluorescence light microscopy // The Journal of Cell Biology. — 1987-07-01. — Т. 105, вып. 1. — С. 41—48. — ISSN 0021-9525. Архивировано 9 января 2018 года.
- John White (англ.). royalsociety.org. Дата обращения: 11 мая 2017. Архивировано 17 ноября 2015 года.
- Detection of ras oncoprotein in liver cells of flatfish (Dab) from a contaminated site in the North Sea - ScienceDirect (англ.). www.sciencedirect.com. Дата обращения: 11 мая 2017. Архивировано 22 апреля 2019 года.
- Image Is Everything | The Scientist Magazine. The Scientist. Дата обращения: 11 мая 2017. Архивировано 30 мая 2016 года.
- Apparatus and method for particle analysis. Дата обращения: 11 мая 2017. Архивировано 21 марта 2017 года.
- Apparatus and method for particle analysis. Дата обращения: 11 мая 2017. Архивировано 23 ноября 2016 года.
- Confocal Microscopes Widen Cell Biology Career Horizons | The Scientist Magazine. The Scientist. Дата обращения: 11 мая 2017. Архивировано 30 мая 2016 года.
- Espacenet - Bibliographic data (англ.). worldwide.espacenet.com. Дата обращения: 11 мая 2017. Архивировано 29 марта 2017 года.
- Marvin Minsky,. web.media.mit.edu. Дата обращения: 11 мая 2017. Архивировано 22 декабря 2017 года.
- Olympus Microscopy Resource Center. olympus.magnet.fsu.edu. Дата обращения: 11 мая 2017. Архивировано 19 мая 2017 года.
- James Pawley. Handbook of Biological Confocal Microscopy. — Springer Science & Business Media, 2006-06-02. — 1018 с. — ISBN 9780387259215. Архивировано 22 октября 2018 года.
- Stefan W. Hell. Far-Field Optical Nanoscopy (неопр.) // SCIENCE. — 2007. — Т. 316. — С. 1153—1158. — doi:10.1126/science.1137395.
- Kelly Rae Chi. Microscopy: Ever-increasing resolution (англ.) // Nature. — 2009-12-03. — Vol. 462, iss. 7273. — P. 675—678. — ISSN 0028-0836. — doi:10.1038/462675a. Архивировано 9 марта 2010 года.
- Mariella Vicinanza, Viktor I. Korolchuk, Avraham Ashkenazi, Claudia Puri, Fiona M. Menzies. PI(5)P Regulates Autophagosome Biogenesis (англ.) // Molecular Cell. — 2015-01-22. — Vol. 57, iss. 2. — P. 219—234. — ISSN 1097-2765. — doi:10.1016/j.molcel.2014.12.007.
- Laurens Liesenborghs, Marijke Peetermans, Jorien Claes, Tiago Rafael Veloso, Christophe Vandenbriele. Shear-Resistant Binding to von Willebrand Factor AllowsStaphylococcus lugdunensisto Adhere to the Cardiac Valves and Initiate Endocarditis (англ.) // Journal of Infectious Diseases. — 2016-04-01. — Vol. 213, iss. 7. — P. 1148—1156. — ISSN 0022-1899. — doi:10.1093/infdis/jiv773.
- Hydrogen Peroxide and Cell Signaling. — Academic Press, 2013-06-19. — 343 с. — ISBN 9780124055421. Архивировано 22 октября 2018 года.
- Richard W. Cole, Tushare Jinadasa, Claire M. Brown. Measuring and interpreting point spread functions to determine confocal microscope resolution and ensure quality control (англ.) // Nature Protocols. — 2011-12-01. — Vol. 6, iss. 12. — P. 1929—1941. — ISSN 1754-2189. — doi:10.1038/nprot.2011.407. Архивировано 7 мая 2017 года.
- Gerald Burgstaller, Bettina Oehrle, Ina Koch, Michael Lindner, Oliver Eickelberg. Multiplex Profiling of Cellular Invasion in 3D Cell Culture Models (англ.) // PLOS One. — Public Library of Science, 2013-05-09. — Vol. 8, iss. 5. — P. e63121. — ISSN 1932-6203. — doi:10.1371/journal.pone.0063121. Архивировано 11 февраля 2021 года.
- Josephine Walter, Silke Keiner, Otto W. Witte, Christoph Redecker. Age-related effects on hippocampal precursor cell subpopulations and neurogenesis // Neurobiology of Aging. — 2011-10-01. — Т. 32, вып. 10. — С. 1906—1914. — doi:10.1016/j.neurobiolaging.2009.11.011. Архивировано 22 апреля 2019 года.
- SP Equipment " Лабораторное оборудование " Оптическая микроскопия Olympus " Mикpoскопы для медицины и биологии " Конфокальные микроскопы " Конфокальный микроскоп Оlympus FV300. Дата обращения: 2 октября 2009. Архивировано из оригинала 16 октября 2007 года.
- Gordon S. Kino, Timothy R. Corle. Confocal Scanning Optical Microscopy and Related Imaging Systems. — Academic Press, 1996-09-18. — 353 с. — ISBN 9780080529783. Архивировано 22 октября 2018 года.
- Patricia Sheehan, Mei Zhu, Anne Beskow, Cyndel Vollmer, Clarissa L. Waites. Activity-Dependent Degradation of Synaptic Vesicle Proteins Requires Rab35 and the ESCRT Pathway (англ.) // Journal of Neuroscience. — 2016-08-17. — Vol. 36, iss. 33. — P. 8668—8686. — ISSN 1529-2401 0270-6474, 1529-2401. — doi:10.1523/JNEUROSCI.0725-16.2016. Архивировано 22 сентября 2017 года.
- Mo Zhou, Heidi Wiener, Wenjuan Su, Yong Zhou, Caroline Liot. VPS35 binds farnesylated N-Ras in the cytosol to regulate N-Ras trafficking (англ.) // J Cell Biol. — 2016-08-02. — P. jcb.201604061. — ISSN 1540-8140 0021-9525, 1540-8140. — doi:10.1083/jcb.201604061. Архивировано 22 октября 2018 года.
- Joseph Huff. The Airyscan detector from ZEISS: confocal imaging with improved signal-to-noise ratio and super-resolution (англ.) // Nature Methods. — 2015-12-01. — Vol. 12, iss. 12. — ISSN 1548-7091. — doi:10.1038/nmeth.f.388. Архивировано 13 октября 2016 года.
- Mayandi Sivaguru, Michael A. Urban, Glenn Fried, Cassandra J. Wesseln, Luke Mander. Comparative performance of airyscan and structured illumination superresolution microscopy in the study of the surface texture and 3D shape of pollen // Microscopy Research and Technique. — doi:10.1002/jemt.22732.
- SGB Furness, DL Hare, A Kourakis, AM Turnley, PJ Wookey. A novel ligand of calcitonin receptor reveals a potential new sensor that modulates programmed cell death // Cell Death Discovery. — 2016-10-10. — Т. 2. — С. 16062. — ISSN 2058-7716. — doi:10.1038/cddiscovery.2016.62. Архивировано 14 октября 2021 года.
- Patrick Robison, Matthew A. Caporizzo, Hossein Ahmadzadeh, Alexey I. Bogush, Christina Yingxian Chen. Detyrosinated microtubules buckle and bear load in contracting cardiomyocytes (англ.) // Science. — 2016-04-22. — Vol. 352, iss. 6284. — P. aaf0659. — ISSN 1095-9203 0036-8075, 1095-9203. — doi:10.1126/science.aaf0659. Архивировано 13 июня 2017 года.
- Enrique Sosa, Rachel Kim, Ernesto J. Rojas, Linzi Hosohama, Jon D. Hennebold. An integration-free, virus-free rhesus macaque induced pluripotent stem cell line (riPSC89) from embryonic fibroblasts // Stem Cell Research. — 2016-09-01. — Т. 17, вып. 2. — С. 444—447. — doi:10.1016/j.scr.2016.09.015. Архивировано 22 апреля 2019 года.
- Joanne Bruno, Alexandria Brumfield, Natasha Chaudhary, David Iaea, Timothy E. McGraw. SEC16A is a RAB10 effector required for insulin-stimulated GLUT4 trafficking in adipocytes (англ.) // J Cell Biol. — 2016-06-21. — P. jcb.201509052. — ISSN 1540-8140 0021-9525, 1540-8140. — doi:10.1083/jcb.201509052. Архивировано 22 октября 2018 года.
- HoJun Jeon, JaeYoon Lee, Hyeongjin Lee, Geun Hyung Kim. Nanostructured surface of electrospun PCL/dECM fibres treated with oxygen plasma for tissue engineering (англ.) // RSC Advances. — 2016-03-31. — Vol. 6, iss. 39. — ISSN 2046-2069. — doi:10.1039/C6RA03840A. Архивировано 22 октября 2018 года.
- Emily Breeze, Natasha Dzimitrowicz, Verena Kriechbaumer, Rhiannon Brooks, Stanley W. Botchway. A C-terminal amphipathic helix is necessary for the in vivo tubule-shaping function of a plant reticulon (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences. — National Academy of Sciences, 2016-09-27. — Vol. 113, iss. 39. — P. 10902—10907. — ISSN 1091-6490 0027-8424, 1091-6490. — doi:10.1073/pnas.1605434113. Архивировано 1 июня 2018 года.
- Felipe Mora-Bermúdez, Farhath Badsha, Sabina Kanton, J. Gray Camp, Benjamin Vernot. Differences and similarities between human and chimpanzee neural progenitors during cerebral cortex development (англ.) // eLife. — 2016-09-26. — Vol. 5. — P. e18683. — ISSN 2050-084X. — doi:10.7554/eLife.18683.
- Dipika V. Patel, Charles N. J. McGhee. Contemporary in vivo confocal microscopy of the living human cornea using white light and laser scanning techniques: a major review // Clinical & Experimental Ophthalmology. — 2007-01-01. — Т. 35, вып. 1. — С. 71—88. — ISSN 1442-6404. — doi:10.1111/j.1442-9071.2007.01423.x. Архивировано 5 марта 2016 года.
- A. Hoffman, M. Goetz, M. Vieth, P. Galle, M. Neurath. Confocal laser endomicroscopy: technical status and current indications (англ.) // Endoscopy. — Vol. 38, iss. 12. — P. 1275—1283. — doi:10.1055/s-2006-944813. Архивировано 7 мая 2019 года.
- Фотоника - научно-технический журнал - Фотоника - Визуализация химического картирования: конфокальная микроскопия комбинационного рассеяния. www.photonics.su. Дата обращения: 11 мая 2017. Архивировано 26 августа 2018 года.
- ROBERT BELLINGER, OLYMPUS SCIENTIFIC SOLUTIONS AMERICAS INC. Laser Confocal Microscopy: Challenging the Limits of Measuring Surface Roughness. Дата обращения: 11 мая 2017. Архивировано 20 апреля 2017 года.
Ссылки
- Molecular Expressions: Laser Scanning Confocal Microscopy
- Nikon’s MicroscopyU. Comprehensive introduction to confocal microscopy.
- Emory’s Physics Department. Introduction to confocal microscopy and fluorescence.
- The Science Creative Quarterly’s overview of confocal microscopy — high res images also available.
- Programmable Array Microscope (недоступная ссылка) — Confocal Microscope Capabilities.
- OPTELICS HYBRID — многофункциональный световой конфокальный и лазерный конфокальный микроскоп .
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 Конфокальная микроскопия, Что такое Конфокальная микроскопия? Что означает Конфокальная микроскопия?
Konfokalnaya mikroskopiya konfokalnaya lazernaya skaniruyushaya mikroskopiya KLSM angl confocal laser scanning microscopy raznovidnost svetovoj opticheskoj mikroskopii obladayushej znachitelnym kontrastom i prostranstvennym razresheniem po sravneniyu s klassicheskoj svetovoj mikroskopiej chto dostigaetsya ispolzovaniem tochechnoj diafragmy pinhol pinhole razmeshyonnoj v ploskosti izobrazheniya i ogranichivayushej potok fonovogo rasseyannogo sveta izluchaemogo ne iz fokalnoj ploskosti obektiva Eto pozvolyaet poluchit serii izobrazhenij na razlichnyh glubinah fokalnoj ploskosti vnutri obrazca t n opticheskoe sekcionirovanie obrazca po glubine i zatem rekonstruirovat trehmernoe izobrazhenie obrazca iz etih serij Konfokalnaya mikroskopiya poluchila shirokoe primenenie v oblasti biologii mediciny materialovedeniya i fizike poluprovodnikov IstoriyaPervye prototipy Shema konfokalnogo mikroskopa iz patenta Marvina Minski V 1940 godu Gans Goldmann oftalmolog iz Berna Shvejcariya razrabotal sistemu shelevyh lamp dlya dokumentirovaniya glaznyh obsledovanij Eta sistema rassmatrivaetsya nekotorymi bolee pozdnimi avtorami v kachestve pervoj konfokalnoj opticheskoj sistemy V 1943 godu Zyun Koana opublikovala konfokalnuyu sistemu V 1951 godu Hiroto Naora kollega Koany opisal konfokalnyj mikroskop v zhurnale Science dlya spektrofotometrii V 1950 h godah biologam ponadobilos uvelichit kontrast izobrazhenij mechenyh flyuorohromami obektov v tolstyh srezah tkanej Dlya razresheniya etoj problemy Marvin Minskij professor Massachusetskogo tehnologicheskogo instituta v SShA predlozhil ispolzovat dlya fluorescentnyh mikroskopov konfokalnuyu shemu V 1957 g Minskij poluchil na etu shemu patent Shema tandem skaniruyushego mikroskopaTandem skaniruyushij mikroskop V 1960 h godah chehoslovackij uchenyj Mojmir Petran sotrudnik medicinskogo fakulteta Karlovskogo universiteta v Plzeni razrabotal Tandem skaniruyushij mikroskop pervyj kommercheskij konfokalnyj mikroskop v konstrukcii kotorogo ispolzovalsya vrashayushijsya disk disk Nipkova dlya sozdaniya i lokalizacii mnozhestvennyh tochechnyh istochnikov vozbuzhdeniya i izlucheniya Chehoslovackij patent byl podan v 1966 godu Petranem i ego kollegoj Milanom Hadravskim Pervaya nauchnaya publikaciya s dannymi i izobrazheniyami poluchennymi s pomoshyu etogo mikroskopa avtorami kotoroj stali Devid Egger iz Jelskogo universiteta i neposredstvenno Mojmir Petran byla opublikovana v zhurnale Science v 1967 godu Vtoraya publikaciya 1968 goda opisyvaet teoriyu i tehnicheskie detali pribora V 1970 godu na izobretenie byl poluchen patent v SShA Sovmeshenie konfokalnogo mikroskopa s lazernym osvetitelem V 1969 i 1971 gg uchenye Devid Egger i Pol Davidovich iz Jelskogo universiteta opublikovali pionerskie raboty opisyvayushie pervyj konfokalnyj lazernyj skaniruyushij mikroskop Eto byl tochechnyj skaner to est generirovalos tolko odno pyatno osvesheniya Oni ispolzovali epi podsvetku v otrazhennom svete dlya nablyudeniya nervnoj tkani V kachestve istochnika kogerentnogo izlucheniya ispolzovalsya 5 mVt gelij neonovyj lazer s dlinoj volny 633 nm Lazernyj puchok otrazhalsya poluprozrachnym zerkalom v napravlenii obektiva Obektivom yavlyalas prostaya linza s fokusnym rasstoyaniem 8 5 mm V otlichie ot vseh predydushih a vposledstvii i pozdnih konstrukcij konfokalnyh sistem obrazec skanirovalsya dvizheniem etoj linzy skanirovanie obektivom chto privodilo k peremesheniyu fokalnoj tochki Otrazhennyj svet vozvrashalsya na poluprozrachnoe zerkalo fokusirovalsya drugoj linzoj na diafragmu pinhol pozadi kotoroj razmeshalsya fotoelektronnyj umnozhitel Signal vizualizirovalsya s pomoshyu ELT oscillografa katodnyj luch peremeshalsya odnovremenno s obektivom S pomoshyu specialnogo adaptera predusmatrivalas vozmozhnost delat fotografii na fotoapparat Polaroid Tri iz poluchennyh takim obrazom fotografii byli opublikovany v rabote 1971 goda Poluchili svoe razvitie i shemy konfokalnogo skaniruyushego mikroskopa Marvina Minski s ispolzovaniem lazernogo izlucheniya V dalnejshem osnovnoe vnimanie issledovatelej bylo napravleno na analiz primeneniya fluorescentnyh krasitelej dlya issledovanij in vivo i uluchshenie kachestva konfokalnogo izobrazheniya za schet uvelicheniya intensivnosti fluorescentnogo izlucheniya Razvitie skaniruyushih sistem V 1977 godu Kolin Dzh R Sheppard i Amarzhioti Choudhuri opublikovali teoreticheskij analiz konfokalnyh i lazerno skaniruyushih mikroskopov Veroyatno eto yavilos pervoj nauchnoj publikaciej v kotoroj ispolzovalsya termin konfokalnyj mikroskop V 1978 godu Kristof Kremer i Tomas Kremer opublikovali proekt konfokalnogo lazernogo skaniruyushego mikroskopa ispolzuya fluorescentnoe vozbuzhdenie s elektronnym avtofokusom V etoj modeli KLSM vpervye byl sovmeshen metod lazernogo skanirovaniya s obemnoj detekciej biologicheskih obektov mechennyh fluorescentnymi markerami V 1978 i 1980 godah oksfordskaya gruppa Kolina Shepparda i Toni Uilsona opisala konfokalnuyu sistemu s epi lazernoj podsvetkoj skaniruyushim predmetnym stolikom i fotoumnozhitelyami v kachestve detektorov Stolik mog peremeshatsya vdol opticheskoj osi chto pozvolyalo provodit tryohmernoe opticheskoe poslojnoe sekcionirovanie V 1979 godu Fred Brakenhoff i ego kollegi prodemonstrirovali chto teoreticheskie preimushestva opticheskogo sekcionirovaniya i uluchshenie opticheskogo razresheniya dejstvitelno dostizhimy na praktike V 1983 godu I Koks i Sh Sheppard opublikovali pervuyu rabotu v kotoroj konfokalnyj mikroskop upravlyalsya personalnym kompyuterom Tochechnoe skanirovanie lazernym puchkom Laboratornyj maket konfokalnogo lazernogo skaniruyushego mikroskopa V seredine 1980 h godov Uilyam Bredshou Amos i Dzhon Grelhem Uajt s kollegami iz Laboratorii molekulyarnoj biologii v Kembridzhe postroili pervyj konfokalnyj lazerno skaniruyushij mikroskop V ego opticheskoj sheme skanirovanie osushestvlyalos putem posledovatelnogo peremesheniya puchka osvesheniya po obrazcu a ne dvizheniem stolika s obrazcom Dannaya shema pozvolila znachitelno uvelichit skorost skanirovaniya za schet otkaza ot inercionnyh mehanicheskih sistem skanirovaniya i dostich bystrodejstviya do chetyreh kadrov v sekundu 512 strok v kazhdom Parallelno sovet medicinskih issledovanij MRC Velikobritanii sponsiroval razrabotku prototipa sovremennogo kommercheskogo konfokalnogo mikroskopa kotoryj v dalnejshem byl priobreten kompaniej Bio Rad dopolnen kompyuternym upravleniem i kommercializirovan kak MRC 500 Preemnik MRC 600 pozdnee stal osnovoj dlya razrabotki pervogo dvuhfotonnogo fluorescentnogo mikroskopa razrabotannogo v 1990 godu v Kornelskom universitete Issledovaniya provodimye v Stokgolmskom universitete primerno v to zhe vremya takzhe transformirovalis v kommercheskij KLSM Sarastro Predpriyatie bylo priobreteno v 1990 godu Molecular Dynamics no dalnejshaya razrabotka sistemy v konechnom itoge byla prekrashena V 1989 godu Fritc Karl i Ekhard Prajkshaty izobreli skaniruyushij lazerno diodnyj mikroskop dlya analiza razmerov chastic V Germanii kompaniya Heidelberg Instruments osnovannaya v 1984 godu razrabotala tehnologiyu KLSM kotoraya pervonachalno prednaznachalas dlya promyshlennogo primeneniya a ne dlya biologii V nachale 1990 h gg dannaya tehnologiya aktivno razvivalas v kompaniyah Leica Lasertechnik i Carl Zeiss kotoraya na tot moment uzhe uspeshno osushestvlyala vypusk svetovyh mikroskopov s realizovannoj shemoj skanirovaniya lazernym puchkom kotorye v dalnejshem byli modernizirovana do konfokalnyh sistem Princip raboty track source source source source source source source source Princip raboty fluorescentnogo i konfokalnogo mikroskopaShema konfokalnogo mikroskopa Rasseyannyj svet idushij iz glubiny obrazca punktirnye linii sinego cveta otrezayutsya aperturami chto obespechivaet vysokij kontrast izobrazheniya Opticheskaya shema obychnogo svetovogo mikroskopa formiruet izobrazhenie vsej chasti obrazca nahodyashegosya v GRIP ispolzuemogo mikroobektiva a konfokalnyj mikroskop formiruet izobrazhenie ochen tonkogo sreza obekta na odnom urovne glubiny Po suti metod KLSM dostigaetsya za schet kontroliruemogo ogranicheniya glubiny fokusa opticheskoj sistemy Princip konfokalnoj vizualizacii byl zapatentovan v 1957 godu Marvinom Minskim i napravlen na preodolenie nekotoryh ogranichenij tradicionnyh fluorescentnyh mikroskopov V obychnom shirokopolnom fluorescentnom mikroskope ves obrazec ravnomerno osveshaetsya istochnikom izlucheniya mikroskopa Pri etom proishodit odnovremennoe obluchenie i vozbuzhdenie vsego obrazca a rezultiruyushaya fluorescenciya detektiruetsya s pomoshyu fotopriemnika ili kamery mikroskopa vklyuchaya bolshuyu fonovuyu chast obekta Naprotiv konfokalnyj mikroskop ispolzuet tochechnuyu podsvetku sm Funkciya rasseyaniya tochki i pinhol v opticheski sopryazhennoj ploskosti pered detektorom dlya isklyucheniya vnefokusnogo signala Takim obrazom proishodit detektirovanie fluorescentnogo izlucheniya tolko iz fokalnoj ploskosti poetomu opticheskoe razreshenie izobrazheniya osobenno vdol osi Z po glubine obrazca namnogo vyshe chem u obychnyh svetovyh mikroskopov Odnako poskolku bolshaya chast fluorescencii ot obrazca diafragmiruetsya uvelicheniyu razresheniya soputstvuet snizhenie intensivnosti poleznogo signala Dlya kompensacii etogo pobochnogo effekta ispolzuyut bolee dlitelnuyu ekspoziciyu detektora i vysokochuvstvitelnye fotopriemniki kak pravilo FEU ili lavinnyj fotodiod kotorye preobrazuyut opticheskij signal v elektricheskij s posleduyushej registraciej na personalnom kompyutere Poskolku na obrazce registriruetsya tolko odna fluoresciruyushaya tochka to dlya formirovaniya dvumernogo ili trehmernogo izobrazheniya trebuetsya rastrovoe skanirovanie obrazca Lazernyj puchok peremeshaetsya po obrazcu v gorizontalnoj ploskosti s ispolzovaniem odnogo ili neskolkih zerkal s upravlyaemym uglom naklona Etot metod skanirovaniya obychno imeet nizkuyu skorost skanirovaniya kotoraya odnako mozhet varirovatsya Tak bolee medlennoe skanirovanie obespechivaet luchshee sootnoshenie signal shum chto privodit k luchshemu kontrastu i bolee vysokomu razresheniyu Kak izvestno GRIP KLSM pryamo proporcionalna dline volny ispolzuemogo izlucheniya i obratno proporcionalna chislovoj aperture mikroobektiva a takzhe zavisit ot opticheskih svojstv obrazca Blagodarya etomu v KLSM s pomoshyu razlichnyh algoritmov proishodit programmnaya rekonstrukciya tochki 3D obektov Naibolee rasprostranennym yavlyaetsya algoritm poiska maksimuma intensivnosti Konfokalnyj mikroskop imeet razreshenie d displaystyle delta takoe zhe kak i obychnyj mikroskop i ogranicheno ono difrakcionnym predelom d lp NA displaystyle delta frac lambda pi NA gde l displaystyle lambda dlina volny izlucheniya NA nsin a displaystyle NA n sin alpha chislovaya apertura obektiva n displaystyle n pokazatel prelomleniya sredy mezhdu obrazcom i obektivom a displaystyle alpha polovina ugla kotoryj zahvatyvaet obektiv V vidimom diapazone razreshenie sostavlyaet 250 nm NA 1 45 n 1 51 Odnako v poslednie gody uspeshno razvivayutsya shemy mikroskopov kotorye ispolzuyut nelinejnye svojstva fluorescencii obrazcov V etom sluchae dostigaetsya razreshenie znachitelno menshee difrakcionnogo predela i sostavlyaet 3 10 nm Rassmotrim teper vopros uvelicheniya kontrastnosti pri ispolzovanii konfokalnoj opticheskoj shemy Vo pervyh tak kak v konfokalnom mikroskope svet dvazhdy prohodit cherez obektiv to funkciya razmytiya tochki dalee oboznachaemaya PSF imeet sleduyushij vid Pconf 3 r p 3 r p 3 r displaystyle Pconf xi rho p xi rho times p xi rho gde Pconf konfokalnaya funkciya razmytiya tochki a p obychnaya funkciya razmytiya tochki Vizualizaciya GFP mechenyh belkov virusa v tabachnom liste s pomoshyu konfokalnoj mikroskopii Takim obrazom dostizhimaya tolshina fokalnoj ploskosti opredelyaetsya v osnovnom dlinoj volny ispolzuemogo izlucheniya delennoj na chislovuyu aperturu obektiva a takzhe zavisit ot opticheskih svojstv obrazca Blagodarya tonkomu opticheskomu srezu eti tipy mikroskopov osobenno horoshi dlya 3D vizualizacii i poverhnostnom profilirovanii obrazcov Posledovatelnye srezy formiruyut z stek kotoryj mozhet byt obrabotan opredelennym programmnym obespecheniem dlya sozdaniya rekonstruirovannogo 3D izobrazheniya ili predstavlen v dvuhmernom steke dlya publikacii blagodarya rasprostranennomu algoritmu poiska maksimuma intensivnosti Konfokalnaya mikroskopiya obespechivaet vozmozhnost pryamogo neinvazivnogo posledovatelnogo opticheskogo sekcionirovaniya intaktnyh tolstyh zhivyh obrazcov s minimalnymi trebovaniyami k ih podgotovke a takzhe bolee vysokoe lateralnoe razreshenie v sravnenii s obychnoj svetovoj mikroskopiej Kak pravilo biologicheskie obrazcy kontrastiruyut fluorescentnymi krasitelyami chtoby vizualizirovat ih opredelennye oblasti ili organelly Pri etom fakticheskaya koncentraciya krasitelya mozhet byt ochen nizkoj chtoby svesti k minimumu vozdejstvie na biologicheskie sistemy Tak nekotorye konfokalnye sistemy mogut otslezhivat otdelnye fluorescentnye molekuly Krome togo transgennye tehnologii mogut sozdavat organizmy kotorye produciruyut svoi sobstvennye fluorescentnye himernye molekuly mechenye GFP green fluorescent protein Konfokalnyj lazernyj skaniruyushij mikroskop imeyushij vysokij kontrast dayot dve neocenimye vozmozhnosti on pozvolyaet issledovat tkani na kletochnom urovne v sostoyanii fiziologicheskoj zhiznedeyatelnosti a takzhe ocenivat rezultaty dinamiku kletochnoj aktivnosti v chetyryoh izmereniyah vysota shirina glubina i vremya Prostranstvennoe razreshenie v konfokalnoj mikroskopiiFunkciya razmytiya tochki PSF v konfokalnom mikroskopeMnogokanalnaya spektralnaya konfokalnaya mikroskopiya Organelly v kletkah Marchantia polymorpha thallus Primenyaya dlya razresheniya proval 26 ot maksimuma raspredeleniya my poluchim chto razreshenie v konfokalnom mikroskope uvelichivaetsya no ne sushestvenno Dlya konfokalnogo mikroskopa razreshenie rc opredelyaetsya sleduyushim obrazom 1 rc 0 44ln sin8 0 88l D F displaystyle r c 0 44 lambda over n cdot sin Theta 0 88 lambda over D cdot F gde n otnositelnyj pokazatel prelomleniya D diametr vhodnogo zrachka opticheskoj sistemy l dlina volny F fokusnoe rasstoyanie mikroobektiva 8 aperturnyj ugol mikroobektiva l l n Dlya obychnogo svetovogo mikroskopa razreshenie rr rr 0 61ln sin8 1 22l D F displaystyle r r 0 61 lambda over n cdot sin Theta 1 22 lambda over D cdot F Odnako osnovnym dostoinstvom konfokalnogo mikroskopa yavlyaetsya ne uvelichenie razresheniya v smysle kriteriya Releya a sushestvennoe uvelichenie kontrastnosti V chastnosti dlya obychnoj PSF v fokalnoj ploskosti otnoshenie amplitudy v pervom bokovom maksimume k amplitude glavnogo maksimuma sostavlyaet 2 dlya sluchaya konfokalnogo mikroskopa eto otnoshenie budet 0 04 Konfokalnaya mikroskopiya obespechivaet uvelichenie kontrasta izobrazheniya za schet ispolzovaniya sfokusirovannoj podsvetki vozbuzhdeniya v oblasti analiza i diafragmirovaniya fluorescentnogo izlucheniya v ploskosti izobrazheniya Takoe uvelichenie kontrastnosti privodit k vozmozhnosti razresheniya obektov imeyushih raznicu v intensivnosti do 200 1 a takzhe obespechivaet povyshenie razresheniya kak v ploskosti obekta tak i vdol opticheskoj osi Naryadu s povysheniem kontrastnosti fluorescentnaya konfokalnaya mikroskopiya pozvolyaet obespechivat poshagovuyu trehmernuyu rekonstrukciyu issleduemogo obekta za schet ispolzovaniya mnogotochechnoj podsvetki Sredi naibolee peredovyh metodik skaniruyushej konfokalnoj mikroskopii sleduet vydelit ispolzovanie skaniruyushego diska s mikrodiafragmami i primenenie matrichnyh fotodetektorov Na segodnya sushestvuyut metody kotorye pozvolyayut znachitelno povysit razreshayushuyu sposobnost konfokalnogo mikroskopa V obychnom konfokalnom mikroskope vozbuzhdayushij svet fokusiruetsya v odnu tochku na obrazce s posleduyushej detekciej emissionnogo fluorescentnogo signala Emissionnoe izluchenie vne fokusa otsekaetsya pinholom tochechnoj diafragmoj razmer kotorogo opredelyaet skolko maksimumov diska Ejri dostignet detektora Uvelicheniya razresheniya mozhno dobitsya za schet umensheniya diametra diafragmy pinhola no sootnoshenie signal shum pri etom znachitelno snizitsya za schet umensheniya intensivnosti prohodyashego cherez diafragmu emissionnogo izlucheniya Alternativoj takomu skanirovaniyu yavlyaetsya ispolzovanie matrichnyh detektorov kotorye odnovremenno registriruyut raspredelenie intensivnosti vdol lateralnoj ploskosti obrazca odnovremenno so vsej ploshadi diska Ejri gde kazhdyj fotochuvstvitelnyj element vypolnyaet funkciyu pinhol apertury Tak s ispolzovaniem algoritma detekcii 32 kanalnym matrichnym detektorom Airyscan byla pokazana vozmozhnost prevysheniya predela klassicheskogo razresheniya difrakcionnogo predela bolee chem v 1 7 raza vo vseh treh izmereniyah do 140 nm lateralno i 400 nm aksialno pri dline volny 488 nm PrimenenieKLSM shiroko ispolzuetsya prakticheski vo vseh otraslyah biologii ot kletochnoj biologii i genetiki do mikrobiologii i biologii razvitiya Ona takzhe ispolzuetsya v kvantovoj optike i nanokristallicheskoj vizualizacii i spektroskopii Biologiya i medicina V klinicheskom plane KLSM ispolzuetsya dlya issledovaniya razlichnyh zabolevanij glaz i osobenno dlya vizualizacii kachestvennogo analiza i kolichestvennoj ocenki endotelialnyh kletok rogovicy On ispolzuetsya dlya lokalizacii i identifikacii prisutstviya nitevidnyh gribkovyh filamentov v strome rogovicy v sluchayah keratomikoza chto obespechivaet bystruyu diagnostiku i rannee vvedenie korrektnoj terapii Takzhe predstavlyaetsya perspektivnym provedenie metodom KLSM endoskopicheskih procedur endomikroskopiya V farmacevticheskoj promyshlennosti bylo rekomendovano s pomoshyu dannogo podhoda otslezhivat process proizvodstva tonkoplenochnyh farmacevticheskih form kontrolirovat kachestvo i odnorodnost raspredeleniya lekarstvennyh substancij Optika i kristallografiya KLSM ispolzuetsya kak mehanizm vosstanovleniya dannyh v nekotoryh 3D opticheskih sistemah hraneniya dannyh ili kartirovanii himicheskih soedinenij a takzhe v fizike poluprovodnikov i spintronike v chastnosti v izuchenii svojstv NV centrov Primer izobrazhenij poluchennyh metodom KLSMSeriya konfokalnyh izobrazhenij z stek demonstriruyushih raspredelenie aktinovyh filamentov v kletochnoj linii osteosarkomy U2OS 3D rekonstrukciya serii konfokalnyh izobrazhenij yadra fiksirovannyh kletok linii HeLa transgennyj himernyj belok giston H2B GFP b tubulin v infuzorii Tetrahymena Srez lista Pteridium aquilinum Konfokalnoe izobrazhenie poperechnogo sreza steblya Lycopodium annotinum Poperechnyj srez lista Dryopleris filix mas Konfokalnoe izobrazhenie fragmenta monety 1 evro Dvuhkanalnoe konfokalnoe izobrazhenie mitoticheskih mikrotrubochekSm takzheOpticheskaya mikroskopiya Fluorescentnaya mikroskopiya Fluorescentnaya nanoskopiya Fluorescenciya v biologicheskih issledovaniyah Lazernaya mikroskopiyaPrimechaniyaHandbook of Biological Confocal Microscopy arh 20 marta 2015 J B Pawley 3rd ed Berlin Springer 2006 985 p ISBN 0 387 25921 X doi 10 1007 978 0 387 45524 2 Hans Goldmann 1939 Akademiya Google neopr scholar google ru Data obrasheniya 11 maya 2017 Arhivirovano 22 iyunya 2019 goda Wiley VCH Verlag GmbH amp Co KGaA Confocal Microscopy Imaging amp Microscopy Research Development Production angl www imaging git com Data obrasheniya 11 maya 2017 Arhivirovano 2 avgusta 2017 goda Barry R Masters Confocal Microscopy and Multiphoton Excitation Microscopy The Genesis of Live Cell Imaging SPIE Press 2006 01 01 234 s ISBN 9780819461186 Arhivirovano 22 oktyabrya 2018 goda Hiroto Naora Microspectrophotometry in Visible Light Range 1958 01 01 book s Arhivirovano 22 iyunya 2019 goda Konfokalnaya mikroskopiya neopr Data obrasheniya 9 aprelya 2010 Arhivirovano 24 sentyabrya 2015 goda US 3013467 Robert H Webb Confocal optical microscopy angl Reports on Progress in Physics 1996 01 01 Vol 59 iss 3 P 427 ISSN 0034 4885 doi 10 1088 0034 4885 59 3 003 Guy Cox Optical Imaging Techniques in Cell Biology Second Edition CRC Press 2012 06 04 319 s ISBN 9781439848258 M David Egger Mojmir Petran New Reflected Light Microscope for Viewing Unstained Brain and Ganglion Cells angl Science 1967 07 21 Vol 157 iss 3786 P 305 307 ISSN 1095 9203 0036 8075 1095 9203 doi 10 1126 science 157 3786 305 Arhivirovano 7 oktyabrya 2017 goda Mojmir Petran Milan Hadravsky M David Egger Robert Galambos Tandem Scanning Reflected Light Microscope EN JOSA 1968 05 01 T 58 vyp 5 S 661 664 doi 10 1364 JOSA 58 000661 Method and arrangement for improving the resolving power and contrast neopr Data obrasheniya 11 maya 2017 Arhivirovano 14 noyabrya 2016 goda M D Egger W Gezari P Davidovits M Hadravsky M Petran Observation of nerve fibers in incident light angl Experientia 1969 11 01 Vol 25 iss 11 P 1225 1226 ISSN 1420 9071 0014 4754 1420 9071 doi 10 1007 BF01900292 Arhivirovano 6 iyunya 2018 goda P Davidovits M D Egger Scanning Laser Microscope for Biological Investigations EN Applied Optics 1971 07 01 T 10 vyp 7 S 1615 1619 ISSN 1539 4522 doi 10 1364 AO 10 001615 Barry R Masters Confocal Microscopy and Multiphoton Excitation Microscopy The Genesis of Live Cell Imaging SPIE Press 2006 01 01 234 s ISBN 9780819461186 Arhivirovano 22 oktyabrya 2018 goda C J R Sheppard A Choudhury Image Formation in the Scanning Microscope Optica Acta International Journal of Optics 1977 10 01 T 24 vyp 10 S 1051 1073 ISSN 0030 3909 doi 10 1080 713819421 Shinya Inoue Foundations of Confocal Scanned Imaging in Light Microscopy angl Handbook Of Biological Confocal Microscopy James B Pawley Springer US 2006 01 01 P 1 19 ISBN 9780387259215 9780387455242 doi 10 1007 978 0 387 45524 2 1 Arhivirovano 12 iyunya 2018 goda C Cremer T Cremer Considerations on a laser scanning microscope with high resolution and depth of field Microscopica Acta 1978 09 01 T 81 vyp 1 S 31 44 ISSN 0044 376X Arhivirovano 22 oktyabrya 2018 goda W B Amos J G White How the confocal laser scanning microscope entered biological research Biology of the Cell 2003 09 01 T 95 vyp 6 S 335 342 ISSN 0248 4900 Arhivirovano 22 oktyabrya 2018 goda Digital image processing of confocal images ScienceDirect angl www sciencedirect com Data obrasheniya 11 maya 2017 Arhivirovano 22 aprelya 2019 goda J G White W B Amos M Fordham An evaluation of confocal versus conventional imaging of biological structures by fluorescence light microscopy The Journal of Cell Biology 1987 07 01 T 105 vyp 1 S 41 48 ISSN 0021 9525 Arhivirovano 9 yanvarya 2018 goda John White angl royalsociety org Data obrasheniya 11 maya 2017 Arhivirovano 17 noyabrya 2015 goda Detection of ras oncoprotein in liver cells of flatfish Dab from a contaminated site in the North Sea ScienceDirect angl www sciencedirect com Data obrasheniya 11 maya 2017 Arhivirovano 22 aprelya 2019 goda Image Is Everything The Scientist Magazine neopr The Scientist Data obrasheniya 11 maya 2017 Arhivirovano 30 maya 2016 goda Apparatus and method for particle analysis neopr Data obrasheniya 11 maya 2017 Arhivirovano 21 marta 2017 goda Apparatus and method for particle analysis neopr Data obrasheniya 11 maya 2017 Arhivirovano 23 noyabrya 2016 goda Confocal Microscopes Widen Cell Biology Career Horizons The Scientist Magazine neopr The Scientist Data obrasheniya 11 maya 2017 Arhivirovano 30 maya 2016 goda Espacenet Bibliographic data angl worldwide espacenet com Data obrasheniya 11 maya 2017 Arhivirovano 29 marta 2017 goda Marvin Minsky neopr web media mit edu Data obrasheniya 11 maya 2017 Arhivirovano 22 dekabrya 2017 goda Olympus Microscopy Resource Center neopr olympus magnet fsu edu Data obrasheniya 11 maya 2017 Arhivirovano 19 maya 2017 goda James Pawley Handbook of Biological Confocal Microscopy Springer Science amp Business Media 2006 06 02 1018 s ISBN 9780387259215 Arhivirovano 22 oktyabrya 2018 goda Stefan W Hell Far Field Optical Nanoscopy neopr SCIENCE 2007 T 316 S 1153 1158 doi 10 1126 science 1137395 Kelly Rae Chi Microscopy Ever increasing resolution angl Nature 2009 12 03 Vol 462 iss 7273 P 675 678 ISSN 0028 0836 doi 10 1038 462675a Arhivirovano 9 marta 2010 goda Mariella Vicinanza Viktor I Korolchuk Avraham Ashkenazi Claudia Puri Fiona M Menzies PI 5 P Regulates Autophagosome Biogenesis angl Molecular Cell 2015 01 22 Vol 57 iss 2 P 219 234 ISSN 1097 2765 doi 10 1016 j molcel 2014 12 007 Laurens Liesenborghs Marijke Peetermans Jorien Claes Tiago Rafael Veloso Christophe Vandenbriele Shear Resistant Binding to von Willebrand Factor AllowsStaphylococcus lugdunensisto Adhere to the Cardiac Valves and Initiate Endocarditis angl Journal of Infectious Diseases 2016 04 01 Vol 213 iss 7 P 1148 1156 ISSN 0022 1899 doi 10 1093 infdis jiv773 Hydrogen Peroxide and Cell Signaling Academic Press 2013 06 19 343 s ISBN 9780124055421 Arhivirovano 22 oktyabrya 2018 goda Richard W Cole Tushare Jinadasa Claire M Brown Measuring and interpreting point spread functions to determine confocal microscope resolution and ensure quality control angl Nature Protocols 2011 12 01 Vol 6 iss 12 P 1929 1941 ISSN 1754 2189 doi 10 1038 nprot 2011 407 Arhivirovano 7 maya 2017 goda Gerald Burgstaller Bettina Oehrle Ina Koch Michael Lindner Oliver Eickelberg Multiplex Profiling of Cellular Invasion in 3D Cell Culture Models angl PLOS One Public Library of Science 2013 05 09 Vol 8 iss 5 P e63121 ISSN 1932 6203 doi 10 1371 journal pone 0063121 Arhivirovano 11 fevralya 2021 goda Josephine Walter Silke Keiner Otto W Witte Christoph Redecker Age related effects on hippocampal precursor cell subpopulations and neurogenesis Neurobiology of Aging 2011 10 01 T 32 vyp 10 S 1906 1914 doi 10 1016 j neurobiolaging 2009 11 011 Arhivirovano 22 aprelya 2019 goda SP Equipment Laboratornoe oborudovanie Opticheskaya mikroskopiya Olympus Mikposkopy dlya mediciny i biologii Konfokalnye mikroskopy Konfokalnyj mikroskop Olympus FV300 neopr Data obrasheniya 2 oktyabrya 2009 Arhivirovano iz originala 16 oktyabrya 2007 goda Gordon S Kino Timothy R Corle Confocal Scanning Optical Microscopy and Related Imaging Systems Academic Press 1996 09 18 353 s ISBN 9780080529783 Arhivirovano 22 oktyabrya 2018 goda Patricia Sheehan Mei Zhu Anne Beskow Cyndel Vollmer Clarissa L Waites Activity Dependent Degradation of Synaptic Vesicle Proteins Requires Rab35 and the ESCRT Pathway angl Journal of Neuroscience 2016 08 17 Vol 36 iss 33 P 8668 8686 ISSN 1529 2401 0270 6474 1529 2401 doi 10 1523 JNEUROSCI 0725 16 2016 Arhivirovano 22 sentyabrya 2017 goda Mo Zhou Heidi Wiener Wenjuan Su Yong Zhou Caroline Liot VPS35 binds farnesylated N Ras in the cytosol to regulate N Ras trafficking angl J Cell Biol 2016 08 02 P jcb 201604061 ISSN 1540 8140 0021 9525 1540 8140 doi 10 1083 jcb 201604061 Arhivirovano 22 oktyabrya 2018 goda Joseph Huff The Airyscan detector from ZEISS confocal imaging with improved signal to noise ratio and super resolution angl Nature Methods 2015 12 01 Vol 12 iss 12 ISSN 1548 7091 doi 10 1038 nmeth f 388 Arhivirovano 13 oktyabrya 2016 goda Mayandi Sivaguru Michael A Urban Glenn Fried Cassandra J Wesseln Luke Mander Comparative performance of airyscan and structured illumination superresolution microscopy in the study of the surface texture and 3D shape of pollen rus Microscopy Research and Technique doi 10 1002 jemt 22732 SGB Furness DL Hare A Kourakis AM Turnley PJ Wookey A novel ligand of calcitonin receptor reveals a potential new sensor that modulates programmed cell death Cell Death Discovery 2016 10 10 T 2 S 16062 ISSN 2058 7716 doi 10 1038 cddiscovery 2016 62 Arhivirovano 14 oktyabrya 2021 goda Patrick Robison Matthew A Caporizzo Hossein Ahmadzadeh Alexey I Bogush Christina Yingxian Chen Detyrosinated microtubules buckle and bear load in contracting cardiomyocytes angl Science 2016 04 22 Vol 352 iss 6284 P aaf0659 ISSN 1095 9203 0036 8075 1095 9203 doi 10 1126 science aaf0659 Arhivirovano 13 iyunya 2017 goda Enrique Sosa Rachel Kim Ernesto J Rojas Linzi Hosohama Jon D Hennebold An integration free virus free rhesus macaque induced pluripotent stem cell line riPSC89 from embryonic fibroblasts Stem Cell Research 2016 09 01 T 17 vyp 2 S 444 447 doi 10 1016 j scr 2016 09 015 Arhivirovano 22 aprelya 2019 goda Joanne Bruno Alexandria Brumfield Natasha Chaudhary David Iaea Timothy E McGraw SEC16A is a RAB10 effector required for insulin stimulated GLUT4 trafficking in adipocytes angl J Cell Biol 2016 06 21 P jcb 201509052 ISSN 1540 8140 0021 9525 1540 8140 doi 10 1083 jcb 201509052 Arhivirovano 22 oktyabrya 2018 goda HoJun Jeon JaeYoon Lee Hyeongjin Lee Geun Hyung Kim Nanostructured surface of electrospun PCL dECM fibres treated with oxygen plasma for tissue engineering angl RSC Advances 2016 03 31 Vol 6 iss 39 ISSN 2046 2069 doi 10 1039 C6RA03840A Arhivirovano 22 oktyabrya 2018 goda Emily Breeze Natasha Dzimitrowicz Verena Kriechbaumer Rhiannon Brooks Stanley W Botchway A C terminal amphipathic helix is necessary for the in vivo tubule shaping function of a plant reticulon angl Proceedings of the National Academy of Sciences National Academy of Sciences 2016 09 27 Vol 113 iss 39 P 10902 10907 ISSN 1091 6490 0027 8424 1091 6490 doi 10 1073 pnas 1605434113 Arhivirovano 1 iyunya 2018 goda Felipe Mora Bermudez Farhath Badsha Sabina Kanton J Gray Camp Benjamin Vernot Differences and similarities between human and chimpanzee neural progenitors during cerebral cortex development angl eLife 2016 09 26 Vol 5 P e18683 ISSN 2050 084X doi 10 7554 eLife 18683 Dipika V Patel Charles N J McGhee Contemporary in vivo confocal microscopy of the living human cornea using white light and laser scanning techniques a major review Clinical amp Experimental Ophthalmology 2007 01 01 T 35 vyp 1 S 71 88 ISSN 1442 6404 doi 10 1111 j 1442 9071 2007 01423 x Arhivirovano 5 marta 2016 goda A Hoffman M Goetz M Vieth P Galle M Neurath Confocal laser endomicroscopy technical status and current indications angl Endoscopy Vol 38 iss 12 P 1275 1283 doi 10 1055 s 2006 944813 Arhivirovano 7 maya 2019 goda Fotonika nauchno tehnicheskij zhurnal Fotonika Vizualizaciya himicheskogo kartirovaniya konfokalnaya mikroskopiya kombinacionnogo rasseyaniya neopr www photonics su Data obrasheniya 11 maya 2017 Arhivirovano 26 avgusta 2018 goda ROBERT BELLINGER OLYMPUS SCIENTIFIC SOLUTIONS AMERICAS INC Laser Confocal Microscopy Challenging the Limits of Measuring Surface Roughness neopr Data obrasheniya 11 maya 2017 Arhivirovano 20 aprelya 2017 goda SsylkiMediafajly na Vikisklade Molecular Expressions Laser Scanning Confocal Microscopy Nikon s MicroscopyU Comprehensive introduction to confocal microscopy Emory s Physics Department Introduction to confocal microscopy and fluorescence The Science Creative Quarterly s overview of confocal microscopy high res images also available Programmable Array Microscope nedostupnaya ssylka Confocal Microscope Capabilities OPTELICS HYBRID mnogofunkcionalnyj svetovoj konfokalnyj i lazernyj konfokalnyj mikroskop









