Billiga fluorescens- och Brightfield-mikroskop: 9 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:42

Fusion 360 -projekt »

Fluorescensmikroskopi är en avbildningsmodalitet som används för att visualisera specifika strukturer i biologiska och andra fysiska prover. Föremålen som är intressanta i provet (t.ex. neuroner, blodkärl, mitokondrier, etc.) visualiseras eftersom fluorescerande föreningar fäster vid endast de specifika strukturerna. Några av de vackraste mikroskopibilderna samlas in med fluorescensmikroskop; kolla in dessa bilder på Nikon MicroscopyU -webbsidan för att se några exempel. Fluorescensmikroskopi är användbart för många biologistudier som fokuserar på en specifik struktur eller celltyp. Till exempel beror många forskningsstudier på neuroner i hjärnan på användningen av fluorescensmikroskopimetoder som specifikt avbildar neuroner.

I denna instruktiva kommer jag att gå över de grundläggande principerna för fluorescensmikroskopi och hur man bygger tre olika lågkostnadsfluorescensmikroskop. Dessa system kostar vanligtvis tusentals dollar, men det har nyligen gjorts ansträngningar för att göra dem mer tillgängliga. Designerna jag presenterar här använder en smart telefon, en dSLR och ett USB -mikroskop. Alla dessa mönster fungerar också som brightfield -mikroskop. Låt oss börja!

Steg 1: Fluorescensmikroskopiöversikt

För att förstå grundtanken med fluorescensmikroskopi, föreställ dig en tjock skog på natten fylld med träd, djur, buskar och allt annat som bor i en skog. Om du tänder en ficklampa i skogen ser du alla dessa strukturer och det kan vara svårt att visualisera ett specifikt djur eller en växt. Låt oss säga att du bara var intresserad av att se blåbärsbuskar i skogen. För att åstadkomma detta tränar du eldflugor för att bara attraheras av blåbärsbuskar, så att bara blåbärsbuskar lyser när du tittar in i skogen. Du kan säga att du märkt blåbärsbuskarna med eldflugorna så att du bara kan visualisera blåbärsstrukturerna i skogen.

I denna analog representerar skogen hela provet, blåbärsbuskar representerar strukturen du vill visualisera (t.ex. en specifik cell eller subcellulär organell) och eldflugorna är den fluorescerande föreningen. Fallet där du lyser ficklampan ensam utan eldflugorna är analogt med ljusfältmikroskopi.

Nästa steg är att förstå den grundläggande funktionen hos fluorescerande föreningar (även kallade fluoroforer). Fluoroforer är verkligen små föremål (på nanometers skala) konstruerade för att fästa vid specifika strukturer i provet. De absorberar ljus över ett smalt område av våglängder och avger en annan våglängd av ljus. Till exempel kan en fluorofor absorbera blått ljus (dvs. fluoroforen exciteras av blått ljus) och sedan avge grönt ljus igen. Vanligtvis sammanfattas detta med ett excitations- och emissionsspektrum (bilden ovan). Dessa grafer visar ljusets våglängd som fluoroforen absorberar och ljusets våglängd som fluoroforen avger.

Mikroskopdesignen är mycket lik ett normalt ljusfältmikroskop med två stora skillnader. Först måste ljuset för att belysa provet vara våglängden som exciterar fluoroforen (för exemplet ovan var ljuset blått). För det andra behöver mikroskopet bara samla in utsläppsljuset (det gröna ljuset), medan det blå blockeras. Detta beror på att det blå ljuset går överallt men det gröna ljuset kommer bara från de specifika strukturerna i provet. För att blockera det blå ljuset har mikroskopet vanligtvis något som kallas ett longpass -filter som låter grönt ljus gå igenom utan blått ljus. Varje långpassfilter har en gränsvåglängd. Om ljuset har en längre våglängd än avstängningen, kan det passera genom filtret. Därav namnet "longpass". Kortare våglängder blockeras.

Här är flera översikter över fluorescensmikroskopi:

bitesizebio.com/33529/fluorescence-microsc…

www.microscopyu.com/techniques/fluorescenc…

www.youtube.com/watch?v=PCJ13LjncMc

Steg 2: Modelleringsmikroskop med Ray Optics

Tvåa i optiktävlingen