Microscopi a fluorescenza e a campo chiaro a basso costo: 9 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Progetti Fusion 360 »

La microscopia a fluorescenza è una modalità di imaging utilizzata per visualizzare strutture specifiche in campioni biologici e altri campioni fisici. Gli oggetti di interesse nel campione (ad esempio neuroni, vasi sanguigni, mitocondri, ecc.) Sono visualizzati perché i composti fluorescenti si attaccano solo a quelle strutture specifiche. Alcune delle più belle immagini di microscopia sono raccolte con microscopi a fluorescenza; controlla queste immagini presentate sulla pagina web Nikon MicroscopyU per vedere alcuni esempi. La microscopia a fluorescenza è utile per molti studi di biologia che si concentrano su una struttura o un tipo di cellula specifico. Ad esempio, molti studi di ricerca sui neuroni nel cervello dipendono dall'uso di modalità di microscopia a fluorescenza che specificano i neuroni.

In questo tutorial, esaminerò i principi di base della microscopia a fluorescenza e come costruire tre diversi microscopi a fluorescenza a basso costo. Questi sistemi di solito costano migliaia di dollari, ma ci sono stati sforzi recenti per renderli più facilmente disponibili. I progetti che presento qui utilizzano uno smartphone, una reflex digitale e un microscopio USB. Tutti questi modelli funzionano anche come microscopi in campo chiaro. Iniziamo!

Fase 1: Panoramica della microscopia a fluorescenza

Per comprendere l'idea di base della microscopia a fluorescenza, immagina una fitta foresta di notte piena di alberi, animali, cespugli e tutto il resto che vive in una foresta. Se accendi una torcia nella foresta, vedi tutte queste strutture e può essere difficile visualizzare un animale o una pianta specifici. Diciamo che eri interessato solo a vedere i cespugli di mirtilli nella foresta. Per fare ciò, alleni le lucciole ad essere attratte solo dai cespugli di mirtilli, in modo che solo i cespugli di mirtilli si illuminino quando guardi nella foresta. Si potrebbe dire di aver etichettato i cespugli di mirtilli con le lucciole in modo da poter visualizzare solo le strutture di mirtilli nella foresta.

In questo analogo, la foresta rappresenta l'intero campione, i cespugli di mirtilli rappresentano la struttura che si desidera visualizzare (ad esempio una cellula specifica o un organello subcellulare) e le lucciole sono il composto fluorescente. Il caso in cui si fa brillare la torcia da solo senza le lucciole è analogo alla microscopia in campo chiaro.

Il passo successivo è comprendere la funzione di base dei composti fluorescenti (chiamati anche fluorofori). I fluorofori sono oggetti davvero piccoli (sulla scala dei nanometri) progettati per attaccarsi a strutture specifiche nel campione. Assorbono la luce su una gamma ristretta di lunghezze d'onda e riemettono un'altra lunghezza d'onda di luce. Ad esempio, un fluoroforo può assorbire la luce blu (cioè il fluoroforo è eccitato dalla luce blu) e quindi riemettere la luce verde. Di solito questo è riassunto da uno spettro di eccitazione ed emissione (immagine sopra). Questi grafici mostrano la lunghezza d'onda della luce che il fluoroforo assorbe e la lunghezza d'onda della luce che il fluoroforo emette.

Il design del microscopio è molto simile a un normale microscopio a campo chiaro con due differenze principali. Innanzitutto, la luce per illuminare il campione deve essere la lunghezza d'onda che eccita il fluoroforo (per l'esempio sopra, la luce era blu). In secondo luogo, il microscopio deve raccogliere solo la luce di emissione (la luce verde), mentre blocca quella blu. Questo perché la luce blu va ovunque ma la luce verde proviene solo dalle strutture specifiche nel campione. Per bloccare la luce blu, il microscopio di solito ha qualcosa chiamato filtro passa-lungo che lascia passare la luce verde senza luce blu. Ciascun filtro passa-lungo ha una lunghezza d'onda di taglio. Se la luce ha una lunghezza d'onda maggiore del cutoff, può passare attraverso il filtro. Da qui il nome, "passo lungo". Le lunghezze d'onda più corte sono bloccate.

Ecco alcune panoramiche della microscopia a fluorescenza:

bitesizebio.com/33529/fluorescence-microsc…

www.microscopyu.com/techniques/fluorescenc…

www.youtube.com/watch?v=PCJ13LjncMc

Passaggio 2: modellazione di microscopi con ottica a raggi

Secondo classificato al concorso di ottica