Goedkope fluorescentie- en Brightfield-microscopen - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

Fusion 360-projecten »

Fluorescentiemicroscopie is een beeldvormende modaliteit die wordt gebruikt om specifieke structuren in biologische en andere fysieke monsters te visualiseren. De objecten van belang in het monster (bijvoorbeeld neuronen, bloedvaten, mitochondriën, enz.) worden gevisualiseerd omdat fluorescerende verbindingen zich alleen aan die specifieke structuren hechten. Enkele van de mooiste microscopiebeelden worden verzameld met fluorescentiemicroscopen; bekijk deze afbeeldingen op de Nikon MicroscopyU-webpagina om enkele voorbeelden te zien. Fluorescentiemicroscopie is nuttig voor veel biologiestudies die zich richten op een specifieke structuur of celtype. Veel onderzoeken naar neuronen in de hersenen zijn bijvoorbeeld afhankelijk van het gebruik van fluorescentiemicroscopiemodaliteiten die specifiek neuronen in beeld brengen.

In deze instructable zal ik de basisprincipes van fluorescentiemicroscopie bespreken en hoe drie verschillende goedkope fluorescentiemicroscopen te bouwen. Deze systemen kosten gewoonlijk duizenden dollars, maar er zijn recente pogingen gedaan om ze gemakkelijker beschikbaar te maken. De ontwerpen die ik hier presenteer, maken gebruik van een smartphone, een dSLR en een USB-microscoop. Al deze ontwerpen werken ook als helderveldmicroscopen. Laten we beginnen!

Stap 1: Overzicht fluorescentiemicroscopie

Om het basisidee van fluorescentiemicroscopie te begrijpen, stelt u zich 's nachts een dik bos voor vol bomen, dieren, struiken en al het andere dat in een bos leeft. Als je met een zaklamp in het bos schijnt, zie je al deze structuren en het kan moeilijk zijn om een specifiek dier of plant voor te stellen. Laten we zeggen dat je alleen geïnteresseerd was in het zien van bosbessenstruiken in het bos. Om dit te bereiken, train je vuurvliegjes om aangetrokken te worden tot alleen bosbessenstruiken, zodat alleen bosbessenstruiken oplichten als je het bos in kijkt. Je zou kunnen zeggen dat je de bosbessenstruiken labelde met de vuurvliegjes, zodat je alleen de bosbessenstructuren in het bos kon visualiseren.

In deze analogie staat het bos voor het hele monster, de bosbessenstruiken vertegenwoordigen de structuur die je wilt visualiseren (bijvoorbeeld een specifieke cel of subcellulaire organel), en de vuurvliegjes zijn de fluorescerende verbinding. Het geval waarin je de zaklamp alleen laat schijnen zonder de vuurvliegjes is analoog aan helderveldmicroscopie.

De volgende stap is het begrijpen van de basisfunctie van fluorescerende verbindingen (ook wel fluoroforen genoemd). Fluoroforen zijn echt kleine objecten (op de schaal van nanometers) die zijn ontworpen om zich aan specifieke structuren in het monster te hechten. Ze absorberen licht over een smal golflengtebereik en zenden weer een andere golflengte van licht uit. Een fluorofoor kan bijvoorbeeld blauw licht absorberen (d.w.z. de fluorofoor wordt geëxciteerd door blauw licht) en vervolgens groen licht opnieuw uitstralen. Meestal wordt dit samengevat door een excitatie- en emissiespectrum (foto hierboven). Deze grafieken tonen de golflengte van het licht dat de fluorofoor absorbeert en de golflengte van het licht dat de fluorofoor uitzendt.

Het ontwerp van de microscoop lijkt erg op een normale helderveldmicroscoop met twee grote verschillen. Ten eerste moet het licht om het monster te verlichten de golflengte zijn die de fluorofoor opwekt (voor het bovenstaande voorbeeld was het licht blauw). Ten tweede hoeft de microscoop alleen het emissielicht (het groene licht) te verzamelen, terwijl het blauwe wordt geblokkeerd. Dit komt omdat het blauwe licht overal naartoe gaat, maar het groene licht komt alleen van de specifieke structuren in het monster. Om het blauwe licht te blokkeren, heeft de microscoop meestal een longpass-filter dat groen licht doorlaat zonder blauw licht. Elk longpass-filter heeft een afsnijgolflengte. Als het licht een langere golflengte heeft dan de cutoff, kan het door het filter gaan. Vandaar de naam 'longpass'. Kortere golflengten worden geblokkeerd.

Hier zijn verschillende overzichten van fluorescentiemicroscopie:

bitesizebio.com/33529/fluorescence-microsc…

www.microscopyu.com/techniques/fluorescenc…

www.youtube.com/watch?v=PCJ13LjncMc

Stap 2: Microscopen modelleren met Ray Optics

Tweede plaats in de optiekwedstrijd