• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Mikroskop dwufotonowy

    Przeczytaj także...
    Patent – potocznie: dokument wydawany przez urzędy patentowe; właściwie: ograniczone w czasie prawa właściciela rozwiązania technicznego do wyłącznego korzystania z wynalazku bądź wynalazków będących przedmiotem patentu w celach zawodowych lub zarobkowych na terenie państwa, które decyzją administracyjną patentu udzieliło, pod warunkiem wniesienia opłat za co najmniej pierwszy okres ochrony od daty zgłoszenia.Foton (gr. φως – światło, w dopełniaczu – φοτος, nazwa stworzona przez Gilberta N. Lewisa) jest cząstką elementarną, nie posiadającą ładunku elektrycznego ani momentu magnetycznego, o masie spoczynkowej równej zero (m0 = 0), liczbie spinowej s = 1 (fotony są zatem bozonami). Fotony są nośnikami oddziaływań elektromagnetycznych, a ponieważ wykazują dualizm korpuskularno-falowy, są równocześnie falą elektromagnetyczną.
    Absorpcja (od łac. absorptio – pochłanianie) – termin stosowany w wielu dziedzinach oznaczający pochłanianie, wchłanianie.

    Mikroskopia dwufotonowa - jedna z odmian mikroskopii fluorescencyjnej pozwalająca na obrazowanie próbek o grubości do 1 milimetra. Mikroskopia dwufotonowa może być też alternatywą dla mikroskopii konfokalnej z powodu lepszej penetracji próbki i zmniejszonej fototoksyczności.

    Mikroskopia dwufotonowa wykorzystuje pomysł opisany przez Marię Göppert-Mayer w jej pracy doktorskiej w 1931 roku. Idea tej techniki opiera się na fakcie, że dwa fotony o mniejszej energii, spotykające się w tym samym czasie w pobliżu fluorofora mogą go wzbudzić i wywołać jego fluoroscencję. Każdy z tych fotonów padający osobno na fluorofor, nie wywołałby emisji, z powodu zbyt niskiej energii wzbudzenia. Jakkolwiek prawdopodobieństwo jednoczesnego zaabsorbowania dwóch fotonów jest niezwykle niskie, stąd by wzbudzić fluorofor, potrzebny jest ich gęsty strumień. W praktyce mikroskopię dwufotonową zastosował Winfried Denk w Cornell University. Dodatkowo połączył on pomysł dwufotonowości ze skanerem laserowym.

    Fluorescencja – jeden z rodzajów luminescencji – zjawiska emitowania światła przez wzbudzony atom lub cząsteczkę. Zjawisko uznaje się za fluorescencję, gdy po zaniku czynnika pobudzającego następuje szybki zanik emisji w czasie około 10 s. Gdy czas zaniku jest znacznie dłuższy, to zjawisko jest uznawane za fosforescencję.Mikroskopia konfokalna – odmiana mikroskopii świetlnej charakteryzująca się powiększonym kontrastem i rozdzielczością. Używana do uzyskania wysokiej jakości obrazów oraz rekonstrukcji obrazów w trzech wymiarach.
    Schemat zasady działania mikroskopii dwufotonowej.

    W mikroskopii dwufotonowej wykorzystuje się laser podczerwony, który zostaje zogniskowany przez soczewki obiektywu. Zazwyczaj jest to femtosekundowy laser na szafirze domieszkowanym tytanem, pulsujący w trybie ~100 femtosekundowym i częstotliwością ~80 MHz, co pozwala na uzyskanie strumienia fotonów o dużej gęstości, potrzebnej do wzbudzenia fluoroforu. Technologia dwufotonowa jest opatentowana przez Winfrieda Denka, Jamesa Stricklera i Watta Webba z Cornell University.

    Energia gr. ενεργεια (energeia) – skalarna wielkość fizyczna charakteryzująca stan układu fizycznego (materii) jako jego zdolność do wykonania pracy.Ogniskowa (odległość ogniskowa) – odległość pomiędzy ogniskiem układu optycznego a punktem głównym układu optycznego, np. odległość środka soczewki od punktu, w którym skupione zostaną promienie świetlne, które przed przejściem przez soczewkę biegły równolegle do jej osi. Ogniskową można określić zarówno dla soczewek i ich układów, jak i dla zwierciadeł.

    Najczęściej używane fluorofory mają widma wzbudzenia w zakresie 400-500 nm, gdy laser w mikroskopii dwufotonwej ma zakres 700-1000 nm (podczerwień). Jeśli fluorofor zaabsorbuje jednocześnie dwa takie fotony o obniżonej energii, dostanie jej wystarczająco, by zostać wzbudzonym do wyższego stanu energetycznego. Wracając do stanu podstawowego, wyemituje już pojedynczy foton o odpowiedniej energii, zależnie od typu fluoroforu (zwykle w zakresie widzialnym).

    Fluorofor - analogicznie do chromoforu, jest częścią cząsteczki, odpowiedzialną za jej fluorescencję. Najczęściej jest to grupa funkcyjna, zdolna do absorpcji energii o określonej długości fali, a później do wyemitowania innej długości fali (ściśle określonej). Ilość energii, jak i długość fali emitowanej zależy od właściwości fluorofora, ale też od środowiska chemicznego w jakim on działa (na przykład pH czy siły jonowej). Zależności te są podstawą w zastosowaniu fluoroforów w biochemii, na przykład immunofluorescencji.PMID (ang. PubMed Identifier, PubMed Unique Identifier) – unikatowy identyfikator przypisany do każdego artykułu naukowego bazy PubMed.

    Prawdopodobieństwo wzbudzenia fluoroforu przez dwa różne fotony jest niskie i zależne od kwadratu natężenia wiązki wzbudzającej. Jednak zapewnia to, że wzbudzenie nastąpi tylko w punkcie ogniskowania wiązek. Za pomocą zwierciadła skanującego można przesuwać punkt ogniskowania po płaszczyźnie ogniskowania i w ten sposób skanować daną płaszczyznę próbki. Przesuwając punkt ogniskowania w górę i w dół, możemy także skanować trzeci wymiar. Dużą zaletą systemu dwufotonowego jest to, że używane do wzbudzania światło podczerwone nie ulega rozpraszaniu tak silnie jak krótsze fale, co podnosi rozdzielczość obrazowania. Ponadto ma ono lepszą zdolność do penetracji próbki (z drugiej strony fale dłuższe niż 1400 nm są z kolei bardzo silnie pochłaniane przez wodę obecną w preparatach). Dłuższa fala niesie także mniej energii, co obniża możliwe uszkodzenia powodowane przez światło poza płaszczyzną ogniskowania, przy przechodzeniu przez próbkę (fototoksyczność). Wadami systemu jest ich wysoka cena, na która wpływa konieczność stosowania drogiego lasera podczerwonego i dostosowanej do niego optyki. Także widma absorpcji fluoroforów w systemie dwufotonowym różnią się od tych w systemie jednofotonowym, co często pociąga za sobą konieczność stosowania niestandardowych rozwiązań w tej kwestii.

    Mikroskop fluorescencyjny – mikroskop świetlny używany w badaniach substancji organicznych i nieorganicznych, którego działanie oparte jest na zjawisku fluorescencji i fosforescencji, zamiast, lub razem ze zjawiskami odbicia i absorpcji światła (co jest wykorzystane w klasycznym mikroskopie optycznym).femto – przedrostek jednostki miary o symbolu f oznaczający mnożnik 0,000 000 000 000 001 = 10 (jedna biliardowa).

    Bibliografia[]

  • Denk W., Strickler JH., Webb WW. Two-photon laser scanning fluorescence microscopy.. „Science”. 4951 (248), s. 73–6, kwiecień 1990. PMID: 2321027. 
  • Denk W., Svoboda K. Photon upmanship: why multiphoton imaging is more than a gimmick.. „Neuron”. 3 (18), s. 351–7, marzec 1997. PMID: 9115730. 
  • Fala – zaburzenie rozprzestrzeniające się w ośrodku lub przestrzeni. W przypadku fal mechanicznych cząstki ośrodka, w którym rozchodzi się fala, oscylują wokół położenia równowagi, przy czym przenoszą energię z jednego miejsca do drugiego bez transportu jakiejkolwiek materii.Prawdopodobieństwo – ogólne określenie jednego z wielu pojęć służących modelowaniu doświadczenia losowego poprzez przypisanie poszczególnym zdarzeniom losowym liczb, zwykle z przedziału jednostkowego (w zastosowaniach często wyrażanych procentowo), wskazujących szanse ich zajścia. W rozumieniu potocznym wyraz „prawdopodobieństwo” odnosi się do oczekiwania względem rezultatu zdarzenia, którego wynik nie jest znany (niezależnie od tego, czy jest ono w jakimś sensie zdeterminowane, miało miejsce w przeszłości, czy dopiero się wydarzy); w ogólności należy je rozumieć jako pewną miarę nieprzewidywalności.



    w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

    Warto wiedzieć że... beta

    Cornell University (pol. Uniwersytet Cornella) – Jeden z najbardziej prestiżowych uniwersytetów amerykańskich, należący do tzw. Ligi Bluszczowej (Ivy League). Uczelnia została założona w 1865 roku przez Ezrę Cornella (biznesmena i pioniera telegrafii) oraz Andrew Dicksona White’a (naukowca).
    Laser femtosekundowy - laser generujący impulsy światła o czasie trwania od kilku do kilkudziesięciu femtosekund (1 femtosekunda to 10 sekund). We współczesnych laserach tego typu ośrodkiem czynnym jest często kryształ syntetycznego szafiru domieszkowanego tytanem (Ti:Al2O3) albo światłowód domieszkowany iterbem (lub innymi pierwiastkami ziem rzadkich, zob. np. wzmacniacz optyczny). Generacja tak krótkich impulsów światła jest możliwa dzięki zjawisku pasywnej lub aktywnej synchronizacji modów.
    nano – przedrostek jednostki miary o symbolu n oznaczający mnożnik 0,000 000 001 = 10 (jedna miliardowa). Nazwa przedrostka pochodzi z języka greckiego: nanos (νάνος) oznacza karzeł.
    Mikroskop (stgr. μικρός mikros – "mały" i σκοπέω skopeo – "patrzę, obserwuję") – urządzenie służące do obserwacji małych obiektów, zwykle niewidocznych gołym okiem, albo przyjrzenia się subtelnym detalom obiektów małych, aczkolwiek widocznych nieuzbrojonym okiem. Mikroskop pozwala spojrzeć w głąb mikroświata.
    Maria Goeppert-Mayer lub Maria Göppert-Mayer (ur. 28 czerwca 1906 w Katowicach, zm. 20 lutego 1972 w San Diego, Kalifornia) – amerykańska fizyczka pochodzenia niemieckiego, laureatka Nagroda Nobla (fizyka, 1963) za "odkrycia dotyczące struktury powłokowej jądra atomowego". Jedna z dwóch kobiet, które otrzymały Nagrodę Nobla z fizyki (obok Marii Skłodowskiej-Curie).
    Soczewka – proste urządzenie optyczne składające się z jednego lub kilku sklejonych razem bloków przezroczystego materiału (zwykle szkła, ale też różnych tworzyw sztucznych, żeli, minerałów, a nawet parafiny).
    Metr – jednostka podstawowa długości w układach: SI, MKS, MKSA, MTS, oznaczenie m. Metr został zdefiniowany 26 marca 1791 roku we Francji w celu ujednolicenia jednostek odległości. W myśl definicji zatwierdzonej przez XVII Generalną Konferencję Miar i Wag w 1983 jest to odległość, jaką pokonuje światło w próżni w czasie 1/299 792 458 s.

    Reklama

    Czas generowania strony: 0.215 sek.