Μικροσκοπία φθορισμού Ι

Σχετικά έγγραφα
Μοριακά φάσματα. Όσον αφορά τα ενεργειακά επίπεδα των ηλεκτρονίων σε ένα μόριο, αυτά μελετήθηκαν σε μια πρώτη προσέγγιση μέσω της μεθόδου LCAO.

Περίθλαση υδάτινων κυμάτων. Περίθλαση ηλιακού φωτός. Περίθλαση από εμπόδιο

Μικροσκοπία Φθορισμού Μέρος 2 ο

Μετά την κυψελίδα ροής

Ιστορική αναδρομή του φαινομένου Raman

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΦΑΣΜΑΤΟΜΕΤΡΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ (SPECTROMETRIC TECHNIQUES)

Μέθοδοι έρευνας ορυκτών και πετρωμάτων

Κυματική Φύση του φωτός και εφαρμογές. Περίθλαση Νέα οπτικά μικροσκόπια Κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ

Δx

ΟΡΓΑΝΟΛΟΓΙΑ ΦΑΣΜΑΤΟΜΕΤΡΙΚΩΝ ΟΡΓΑΝΩΝ ΜΕΤΡΗΣΗΣ: ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ ΦΘΟΡΙΣΜΟΥ, ΦΩΣΦΩΡΙΣΜΟΥ, ΣΚΕΔΑΣΗΣ ΕΚΠΟΜΠΗΣ, ΧΗΜΕΙΟΦΩΤΑΥΓΕΙΑΣ

ΠΕΙΡΑΜΑ 4: ΟΠΤΙΚΗ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ AΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ

ΜΟΡΙΑΚΗ ΦΘΟΡΙΣΜΟΜΕΤΡΙΑ

Μικροσκοπία φθορισμού ΙI

Νέα Οπτικά Μικροσκόπια

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ

Εξετάσεις Φυσικής για τα τμήματα Βιοτεχνολ. / Ε.Τ.Δ.Α Ιούνιος 2014 (α) Ονοματεπώνυμο...Τμήμα...Α.Μ...

Κυματική Φύση του φωτός και εφαρμογές. Περίθλαση Νέα οπτικά μικροσκόπια Κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ

Μετρήσεις Διατάξεων Laser Ανιχνευτές Σύμφωνης Ακτινοβολίας. Ιωάννης Καγκλής Φυσικός Ιατρικής Ακτινοφυσικός

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ Φασματοφωτομετρία

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑΚΗ ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΑΤΟΜΩΝ ΚΑΙ ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ

ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ: Τα άτομα έχουν διακριτές ενεργειακές στάθμες ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΤΑ ΦΑΣΜΑΤΑ

ΦΑΣΜΑΤΑ ΕΚΠΟΜΠΗΣ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ

είναι τα μήκη κύματος του φωτός αυτού στα δύο υλικά αντίστοιχα, τότε: γ. 1 Β) Να δικαιολογήσετε την επιλογή σας.

LASER και ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΣΤΗΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΤΗΣ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗΣ

Φυσικές Επιστήμες Σχολή Θετικών Επιστημών και Τεχνολογίας

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ

ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΜΑΓΝΗΤΙΚΩΝ ΦΑΚΩΝ. Ηλεκτροστατικοί και Μαγνητικοί Φακοί Βασική Δομή Μαγνητικών Φακών Υστέρηση Λεπτοί Μαγνητικοί Φακοί Εκτροπές Φακών

Μελέτη φθορισμού βιολογικών δειγμάτων

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

ΔΟΜΗ ΑΤΟΜΩΝ ΚΑΙ ΜΟΡΙΩΝ ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ ΑΤΟΜΙΚΟ ΠΡΟΤΥΠΟ ΤΟΥ BOHR

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. Επιµέλεια: Οµάδα Φυσικών της Ώθησης

ΠΟΥ ΔΙΑΔΙΔΕΤΑΙ ΤΟ ΦΩΣ

Κυματική οπτική. Συμβολή Περίθλαση Πόλωση

Κυματική Φύση του φωτός και εφαρμογές. Περίθλαση Νέα οπτικά μικροσκόπια Κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ 2 ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ. Ηλεκτρονικό Μικροσκόπιο Διέλευσης ή Διαπερατότητας

6.1 ΜΕΛΕΤΗ ΦΑΣΜΑΤΩΝ. Φασματοσκόπιο σταθερής εκτροπής, λυχνία Hg υψηλής πίεσης, λυχνία Ne, τροφοδοτικά, πηγή 12V DC, ρυθμιστική αντίσταση.

ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα, που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Το φως διαδίδεται σε όλα τα οπτικά υλικά μέσα με ταχύτητα περίπου 3x10 8 m/s.

Το οπτικό μικροσκόπιο και ο τρόπος χρήσης του

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΚΥΜΑΤΙΚΗΣ ΟΠΤΙΚΗΣ

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ

ΘΕΜΑ Β Β.1 Α) Μονάδες 4 Μονάδες 8 Β.2 Α) Μονάδες 4 Μονάδες 9

Η ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΤΟΥ ΑΤΟΜΟΥ ΤΟΥ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ

ΔΙΑΣΚΕΔΑΣΜΟΣ & ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝ. ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 13 LASER. Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation Ενίσχυση Φωτός με Επαγόμενη Εκπομπή Ακτινοβολίας

Μονάδες Η υπεριώδης ακτινοβολία. α. με πολύ μικρό μήκος κύματος δεν προκαλεί βλάβες στα κύτταρα του δέρματος. β. δεν προκαλεί φθορισμό.

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ

Μεγεθυντικός φακός. 1. Σκοπός. 2. Θεωρία. θ 1

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

Το μικροσκόπιο ως αναλυτικό όργανο. Το μικροσκόπιο δεν μας δίνει μόνο εικόνες των παρασκευασμάτων μας.

ΟΡΟΣΗΜΟ ΘΕΜΑ Δ. Δίνονται: η ταχύτητα του φωτός στο κενό c 0 = 3 10, η σταθερά του Planck J s και για το φορτίο του ηλεκτρονίου 1,6 10 C.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΦΑΣΜΑΤΟΜΕΤΡΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΚΥΜΑΤΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΥΤΕΡΑ 3 ΙΟΥΛΙΟΥ 2006 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ

Οι δύο θεμελιώδεις παράμετροι προσδιορισμού της ταχύτητας του φωτός στο κενό: Διηλεκτρική σταθερά ε0 Μαγνητική διαπερατότητα μ0

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

Ατομική Φυσική. Η Φυσική των ηλεκτρονίων και των ηλεκτρομαγνητικών δυνάμεων.

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΙΑΤΡΙΚΗ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ ΥΠΕΡΗΧΟΓΡΑΦΙΑ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 3 ΔΙΑΓΝΩΣΗ ΚΑΡΚΙΝΙΚΩΝ ΜΟΡΦΩΜΑΤΩΝ ΣΕ ΙΣΤΟΥΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΟΥ ΜΑΚΡΑΝ ΕΡΥΘΡΟΥ

ΠΕΡΙΘΛΑΣΗ H κυματική φύση του φωτός το πρόβλημα, η λύση

Μονάδες Η υπεριώδης ακτινοβολία. α. με πολύ μικρό μήκος κύματος δεν προκαλεί βλάβες στα κύτταρα του δέρματος. β. δεν προκαλεί φθορισμό.

ΕΠΑ.Λ. Β ΟΜΑ ΑΣ ΦΥΣΙΚΗ I ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Φασματοσκοπίας UV/ορατού Φασματοσκοπίας υπερύθρου Φασματοσκοπίας άπω υπερύθρου / μικροκυμάτων Φασματοσκοπίας φθορισμού Φασματοσκοπίας NMR

Γ' ΤΑΞΗ ΓΕΝ.ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΦΥΣΙΚΗ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας. Πολυτεχνική Σχολή ΘΕΜΑΤΙΚΗ : ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ

Το Ηλεκτρομαγνητικό Φάσμα

Βασικές αρχές της οπτικής μικροσκοπίας (light microscopy)

ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα, που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΘΕΡΙΝΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 10/11/2013

Τι είναι η ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ; Τι μέγεθος έχει το μικρότερο αντικείμενο που μπορούμε να δούμε; Τι πληροφορίες μπορούμε να αποκομίσουμε και με τι ευκρίνεια;

Εισαγωγή στην οπτική μικροσκοπία

Ατομική Φυσική. Η Φυσική των ηλεκτρονίων και των ηλεκτρομαγνητικών δυνάμεων.

ΑΞΟΝΙΚΗ ΤΟΜΟΓΡΑΦΙΑ. Ευάγγελος Παντελής Επ. Καθ. Ιατρικής Φυσικής Εργαστήριο Ιατρικής Φυσικής Ιατρική Σχολή Αθηνών

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Δ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 24 ΜΑΪΟΥ 2002 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ : ΦΥΣΙΚΗ

1ο Κριτήριο Αξιολόγησης ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ-ΑΝΑΚΛΑΣΗ, ΙΑΘΛΑΣΗ- ΕΙΚΤΗΣ ΙΑΘΛΑΣΗΣ

Φωταύγεια. Θεόδωρος Λαζαρίδης

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: 1 η - ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 14/09/2014 ΘΕΜΑ Α

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ

Α1. Πράσινο και κίτρινο φως προσπίπτουν ταυτόχρονα και µε την ίδια γωνία πρόσπτωσης σε γυάλινο πρίσµα. Ποιά από τις ακόλουθες προτάσεις είναι σωστή:

ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΗ ΟΠΤΙΚΗ. Ερωτήσεις κλειστού τύπου. Ερωτήσεις ανοικτού τύπου

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ 2/6/2005 ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ

Προβλήματα φακών/κατόπτρων

Ενόργανη Ανάλυση II. Ενότητα 3: Τμήματα Οπτικών Οργάνων. Θωμαΐδης Νικόλαος Τμήμα Χημείας Εργαστήριο Αναλυτικής Χημείας

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Β και Γ ΛΥΚΕΙΟΥ.

ΦΑΣΜΑΤΟΦΩΤΟΜΕΤΡΙΑ ΥΠΕΡΙΩΔΟΥΣ ΟΡΑΤΟΥ (UV VIS)

Συμβολή & Περίθλαση Ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΡΙΤΗ 3 ΙΟΥΛΙΟΥ 2001 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ : ΦΥΣΙΚΗ

ΦΥΣΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΤΗΝ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ

Η συμβολή του φωτός και η μέτρηση του μήκους κύματος μονοχρωματικής ακτινοβολίας

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΚΥΜΑΤΙΚΗΣ ΟΠΤΙΚΗΣ

Δομουχτσίδης Σταύρος Ζαφειρούλη Κασσιανή

Φυσική των lasers. Φυσική των lasers. K. Κοσμίδης Καθηγητής Τμήμα Φυσικής, Παν/μίου Ιωαννίνων Ε.Υ. Κέντρου Εφαρμογών Laser

Transcript:

Μικροσκοπία φθορισμού Ι

Γιατί να χρησιμοποιήσω φθορισμό; Μιτωτική διαίρεση σε επιθηλιακά κύτταρα μέσω απεικόνισης φθορισμού Η μικροσκοπία φθορισμού προσφέρει: Υψηλή απεικονιστική αντίθεση Υψηλή επιλεκτικότητα απεικόνισης Ποσοτικοποίηση πληροφορίας Δυνατότητα in-vivo απεικόνισης https://www.youtube.com/watch?v=tkkdxzhvk2w

Τί είναι φθορισμός; Φθορισμός ονομάζεται η εκπομπή φωτός από μια ουσία που έχει απορροφήσει φως ή αλλου είδους ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Στις περισσότερες περιπτώσεις που αφορούν βιολογικές παρατηρήσεις, το εκπεμπόμενο φως φθορισμού έχει μεγαλύτερο μήκος κύματος, και άρα μικρότερη ενέργεια σε σχέση με την απορροφούμενη ακτινοβολία. Εκπομπή φθορισμού από διάφορα διαλύματα μέσω διέγερεσης με UV φως Μόριο Ροδαμίνης Β

Η μετατόπιση Stokes στις διεργασίες φθορισμού Φάσμα Απορρόφησης Μετατόπιση Stokes Φάσμα Εκπομπής Μετατόπιση Stokes ονομάζεται η διαφορά στα μήκη κύματος μέγιστης απορρόφησης και εκπομπής φθορισμού μιας ουσίας Το φάσμα εκπομπής φθορισμού είναι σχεδόν κατοπτρικό συγκριτικά με το αντίστοιχο φάσμα απορρόφησης Το σχήμα του φάσματος εκπομπής φθορισμού είναι ανεξάρτητο του μήκους κύματος διέγερσης Αντίθετα, η ένταση του φθορισμού εξαρτάται από το μήκος κύματος διέγερσης Γιατί προκύπτει η ενεργειακή διαφορά μεταξύ φωτονίων φθορισμού και φωτονίων διέγερσης; Που χάνεται η ενέργεια; Φάσμα απορρόφησης Φάσμα εκπομπής

Το διάγραμμα Jablonski για φθορισμό Χρόνος απορρόφησης: ~1 fs = 10-15 s 0.3 μm Χρόνος δονητικής αποδιέγερσης: ~1 ps = 10-12 s 0.3 mm Χρόνος ηλεκτρονιακής αποδιέγερσης: ~10 ns = 10-8 s 3 m Κβαντική απόδοση φθοροφόρου: Φωτόνια φθορισμού Φωτόνια απορρόφησης Συνεπώς: Η εκπομπή φθορισμού θα εξαρτάται α) από το συντελεστή απορρόφησης για συγκεκριμένο μήκος κύματος και β) τη κβαντική απόδοση Δονητικές στάθμες Μέρος της ενέργειας των φωτονίων διέγερσης μετατρέπεται σε θερμότητα λόγω των μη ακτινοβολητικών διαδικασιών με αποτέλεσμα τα φωτόνια φθορισμού να έχουν μεγαλύτερα μήκη κύματος και μικρότερες ενέργειες (Stokes shift)

Το μικροσκόπιο φθορισμού Είδη φίλτρων / διχροϊκών https://www.bio-rad-antibodies.com/flow-cytometryoptics-detection.html Αντίστοιχα, Long Pass Dichroics!

Τεχνολογίες οπτικών φίλτρων Φίλτρα απορρόφησης Τα φίλτρα αυτά επιτρέπουν τη διέλευση συγκεκριμένων μηκών κύματος, απορροφώντας τα μη επιθυμητά Αποτελούνται τυπικά από βαμμένο γυαλί (color glass) και είναι σχετικά φτηνά στο να κατασκευαστούν Η απορρόφηση ελέγχεται ανάλογα με το είδος και τη συγκέντρωση της χρωστικής Δεν είναι κατάλληλα για εφαρμογές που απαιτούν ακρίβεια http://olympus.magnet.fsu.edu/primer/lightandcolor/filter.html Διαπερατότητα τυπικών φίλτρων απορρόφησης https://www.envinsci.co.uk/products/glass-absorption-filters/

Τεχνολογίες οπτικών φίλτρων Φίλτρα συμβολής http://micro.magnet.fsu.edu/primer/java/filters/interference/ Τα διχροϊκά φίλτρα βασίζουν τη λειτουργία τους σε μια σειρά διαδοχικών λεπτών στρωμάτων χαμηλού και υψηλού δείκτη διάθλασης Όταν το πάχος του διαχωριστικού στρώματος (spacer) γίνει λ/2, προκύπτει ενισχυτική συμβολή για το επιθυμητό μήκος κύματος διέλευσης λ, ενώ η υπόλοιπη ακτινοβολία ανακλάται πίσω Σε σχέση με τα φίλτρα απορρόφησης, τα φίλτρα συμβολής παρουσιάζουν μεγάλη ακρίβεια στη φασματική επιλεκτικότητα Φίλτρο Bandpass Διχροϊκός Longpass Φίλτρο Notch

Περιγραφή του filter cube https://www.chroma.com/knowledge-resources/about-fluorescence/fluorescencefilters/fluorescence-filter-types Το filter cube αποτελείται από τρία βασικά οπτικά στοιχεία τα οποία είναι τοποθετημένα σε μία διάταξη: α) το φίλτρο διέγερσης (Excitation filter) επιτρέπει τη διέλευση συγκεκριμένων μηκών κύματος για τη διέγερση του φθοροφόρου β) το φίλτρο εκπομπής (Emission filter) επιτρέπει τη διέλευση μόνο των εκπεμπόμενων μηκών κύματος φθορισμού γ) το διχροϊκό κάτοπτρο (Dichroic mirror) διαχωρίζει τα διεγείροντα από τα εκπεμπόμενα μήκη κύματος

Παραδείγματα συνδυασμών φίλτρων GFP Alexa Fluor 488 mcherry Διέγερση: 482 ± 9 nm Εκπομπή: 520 ± 14 nm Μη αλληλεπικάλυψη φασματικών περιοχών Διέγερση: 578 ± 10.5 nm Εκπομπή: 641 ± 37.5 nm

Διέγερση #1 Φθορισμός #1 Διέγερση #2 Φθορισμός #2 Διέγερση #3 Φθορισμός #3 Διέγερση #4 Φθορισμός #4 Γρήγορη αλλαγή μηκών κύματος Motorized filter wheel Διαπερατότητα multiband pass διχροϊκού Multiband pass διχροϊκός Multiband pass διχροϊκός 2o filter wheel 2o filter wheel Filter wheel Filter wheel Δείγμα Δείγμα

Το πρόβλημα της φωτολεύκανσης (photobleaching) Η φωτολεύκανση είναι η µη αναστρέψιµη καταστροφή ενός διεγερµένου φθοροφόρου λόγω φωτοχημικών μεταβολών των μορίων έπειτα από παρατεταμένη έκθεση στην ακτινοβολία 0 sec 36 sec Αντιμετωπίζεται με: Επιλογή ανθεκτικών φθοροφόρων Σήμανση με μεγάλη πυκνότητα φθοροφόρου Αφαίρεση μοριακού οξυγόνου από το δείγμα (π.χ. χρήση γλυκερόλης, ή ενζυματικών συστημάτων) Διέγερση δείγματος μόνο κατά την παρατήρηση Ελαχιστοποίηση χρόνου έκθεσης κάμερας και έντασης διέγερσης

3-Δ ανακατασκευή εικόνας μέσω φθορισμού Κόκκος γύρης Σειρά οπτικών τομών (Ζ-Stack) ανά 3 μm https://www.youtube.com/watch?v=eu9h0btupzm Z https://www.olympus-lifescience.com/en/microscoperesource/primer/techniques/confocal/confocalintro/ 3D Volume Rendering Πώς θα μπορούσαμε να πάρουμε οπτικές τομές στο μικροσκόπιο φθορισμού;

Το πρόβλημα του φθορισμού εκτός εστιακού επιπέδου Εικόνα #2 Εικόνα #1 Αντικειμενικός Φακός Κατακόρυφη μετακίνηση δείγματος Θέση #2 Θέση #1 Δείγμα Εστιακό επίπεδο http://www.biology.wustl.edu/imaging-facility/specs-deltavision.php http://bair.beatson.gla.ac.uk/pages1/technique/fluorescence.htm Οι εικόνες από τα απλά widefield μικροσκόπια είναι θολές λόγω του φθορισμού που προέρχεται εκτός του εστιακού επιπέδου Πώς μπορούμε να αφαιρέσουμε το φθορισμό εκτός του εστιακού επιπέδου, ώστε να βελτιώσουμε την ποιότητα της εικόνας και να αποκτήσουμε ικανότητα λήψης μιας λεπτής οπτικής τομής; Δείγμα Φακός Φθορισμός εκτός εστιακού επιπέδου Εστιακό επίπεδο

Η λύση της συνεστιακής μικροσκοπίας φθορισμού Ακτινοβολία από λέιζερ προσπίπτει στο διχροϊκό κάτοπτρο και εστιάζεται από τον αντικειμενικό φακό στο δείγμα. Ωστόσο, ο φθορισμός που θα προκύψει προέρχεται και από περιοχές πριν και μετά το εστιακό επίπεδο (μπλε και κόκκινες ακτίνες αντίστοιχα). Ο φθορισμός περνά το διχροϊκό κάτοπτρο και εστιάζεται από ένα δεύτερο φακό διαμέσου μιας οπής (pinhole) με διάμετρο ~20-50 μm, η οποία βρίσκεται στην εστιακή απόσταση του φακού. Μόνο οι παράλληλες ακτίνες που προέρχονται από το εστιακό επίπεδο περνάνε μέσα από την οπή, ενώ οι υπόλοιπες (συγκλίνουσες ή αποκλίνουσες) αποκόπτονται αποτελεσματικά. https://microscopy.duke.edu/introduction-microscopy Ο φθορισμός του εστιακού επιπέδου ανιχνεύεται από έναν PMT κάνοντας χρήση κατάλληλου οπτικού φίλτρου. Η σάρωση της δέσμης σημείο προς σημείο γίνεται τυπικά με galvo mirros.

Η λύση της συνεστιακής μικροσκοπίας φθορισμού Σάρωση δέσμης μέσω galvo (scanning) mirrors στο συνεστιακό μικροσκόπιο φθορισμού Για να πάρουμε μια καλή εικόνα στο συνεστιακό (confocal) μικροσκόπιο φθορισμού θα πρέπει να ρυθμιστούν σωστά τα εξής: PMT fast axis slow axis Galvo mirrors Ένταση δέσμης διέγερσης Κατάλληλος αντικειμενικός φακός Παράγοντας zoom Μέγεθος pinhole: Μικρή διάμετρος οπής δίνει λιγότερο σήμα αλλά καλύτερη ανάλυση και αντίστροφα Παράγοντας gain στον PMT Παράγοντας averaging για βελτίωση λόγου σήματος προς θόρυβο Αριθμός pixels εικόνας https://www.youtube.com/watch?v=mutxg7vzige

Σύγκριση εικόνων widefield και confocal Images of 20 μm thick mouse intestine section Images of a triple-labeled mouse intestine section Images of a 20 μm thick mouse kidney section Πλεονεκτήματα συνεστιακής μικροσκοπίας: Συλλογή φωτός μόνο από το εστιακό επίπεδο Μεταβάλλοντας το εστιακό επίπεδο μπορούν να ληφθούν διαδοχικές οπτικές τομές σε βάθος από τις οποίες γίνεται 3Δ ανακατασκευή του δείγματος Βελτιωμένη αντίθεση λόγω εξάλειψης του φωτός εκτός εστιακού επιπέδου Μονοχρωματική διέγερση μέσω λέιζερ Μειονεκτήματα συνεστιακής μικροσκοπίας: Μείωση έντασης σήματος λόγω του pinhole Μειωμένος λόγος σήματος προς θόρυβο, συνεπώς μεγάλη ευαισθησία στον εξωτερικό οπτικό θόρυβο Ως τεχνική είναι πιο πολύπλοκή και απαιτεί περισσότερη εκπαίδευση και εμπειρία για τη λήψη ικανοποιητικών εικόνων Ishikawa-Ankerhold et al, Molecules, 2012 http://uacc.arizona.edu/research/shared-resources/tacmasr/microscopy/confocal https://www.mcgill.ca/abif/media-gallery/lightbox/621/80

Ένταση Χωρική ανάλυση στη μικροσκοπία φθορισμού Περίθλαση από σχισμή Η περίθλαση μιας δέσμης φωτός από τα άκρα ενός φακού προκαλεί μια κατανομή έντασης στην εστία της που χαρακτηριζεται από έναν φωτεινό δίσκο (Airy disk) ο οποίος περιβάλλεται απο δακτυλίους μειούμενης έντασης. Απόσταση Διακριτά Οριακά διακριτά Μη διακριτά Κριτήριο Rayleigh: Δύο σημειακά αντικείμενα μπορούν να διακριθούν οριακά όταν το περιθλαστικό μέγιστο του ενός ειδώλου συμπίπτει με το πρώτο ελάχιστο του άλλου r = 0.61 λ ΝΑ όπου r η ελάχιστη απόσταση μεταξύ των αντικειμένων (ανάλυση), λ το μήκος κύματος της ακτινοβολίας και NA το αριθμητικό άνοιγμα του αντικειμενικού φακού.

Χωρική ανάλυση στη μικροσκοπία φθορισμού Ενώ στο widefield μικροσκόπιο η πλευρική ανάλυση δίνεται από τo κριτήριο Rayleigh, στη συνεστιακή μικροσκοπία η αντίστοιχη ανάλυση παρουσιάζεται βελτιωμένη κατά ένα παράγοντα 2 1.414 λόγω χρήσης της οπής Η αξονική ανάλυση της συνεστιακής μικροσκοπίας είναι αντιστρόφως ανάλογη του αριθμητικού ανοίγματος (ΝΑ) του αντικειμενικού φακού λ = 500 nm ΝΑ = 0.8 n = 1 Confocal: r(lateral) = 0.27 μm r(axial) = 1.1 μm Widefield: r(lateral) = 0.38 μm λ n r axial = 1.4 NA 2 Για να εκμεταλλευτώ πλήρως τη διακριτική ικανότητα του συστήματος θα πρέπει το μέγεθος του pixel να είναι τουλάχιστον το μισό σε σχέση με την ανάλυση (κριτήριο Nyquist). Π.χ. Αν η ανάλυση του συστήματος είναι 0.3 μm, το pixel size θα πρέπει να είναι τουλάχιστον 0.15 μm

Ποια ερωτήματα πρέπει να μπορούμε να απαντάμε; Επιθηλιακά κύτταρα νεφρού ποντικού https://micro.magnet.fsu.edu/primer/techniques/fluorescence /gallery/cells/ptk2/ptk2cellsexlarge2.html Τί είναι φθορισμός και πως αναπαρίσταται σε διάγραμμα Jablonski; Πώς λειτουργεί ένα widefield μικροσκόπιο φθορισμού; Ποια είναι τα βασικά είδη φίλτρων και διχροϊκών κατόπτρων; Ποιες είναι οι δύο τεχνολογίες φίλτρων και τι προσφέρει η κάθε μία; Τί είναι η φωτολεύκανση και πως μπορεί να αντιμετωπιστεί; Τι δυνατότητες προσφέρει το συνεστιακό μικροσκόπιο σε σχέση με το widefield; Ποια είναι η αρχή λειτουργίας της συνεστιακής μικροσκοπίας; Από ποιες σχέσεις δίνεται η χωρική ανάλυση ενός μικροσκοπίου φθορισμού λόγω περίθλασης και πως αυτές προκύπτουν;