Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 11 °C
Yağışlı

Plazmonik meta yüzeyler kullanılarak canlı, hareketli hücrelerin görüntülenmesi

06.11.2020
221
A+
A-
Plazmonik meta yüzeyler kullanılarak canlı, hareketli hücrelerin görüntülenmesi

Bilim adamları, son derece küçük yapıları ve olayları daha yüksek hassasiyetle görüntüleme arayışında, optik mikroskop çözünürlüğünün sınırlarını zorluyorlar, ancak bu gelişmeler genellikle artan karmaşıklık ve maliyetle birlikte geliyor.

Şimdi, Japonya’daki araştırmacılar, kendiliğinden birleştirilmiş altın nanopartiküller ile gömülü bir cam yüzeyin, geleneksel bir geniş alan mikroskobu kullanılarak bile çok az ek maliyetle çözünürlüğü iyileştirebileceğini ve canlı hücrelerin yüksek hızlı görüntüleme yapabilen yüksek çözünürlüklü floresan mikroskobunu kolaylaştırdığını gösterdi.

Optik mikroskoplar, bir yapının ayrıntılı görüntülerini elde etmek için ışığı büyüttüğü için, ayırt edilebilen nesnelerin boyutu uzun zamandır kırınımla sınırlandırılmıştır – bir açıklıktan geçerken yayılmasına neden olan bir ışık özelliği.

Araştırmacılar, son derece gelişmiş optik sistemlerle bu sınırların üstesinden gelmek için teknikler geliştiriyorlar, ancak bunların çoğu, canlı hücrelere zarar verebilecek ve hatta öldürebilecek güçlü lazerlerin kullanımına ve numunenin taranmasına veya birden fazla görüntünün işlenmesine dayanıyor, bu da gerçek -zamanlı görüntüleme.

Kyushu Üniversitesi Malzeme Kimyası ve Mühendisliği Enstitüsünde seçkin profesör Kaoru Tamada, “Son teknikler çarpıcı görüntüler üretebilir, ancak bunların çoğu son derece özel ekipman gerektiriyor ve canlı hücrelerin hareketini gözlemleyemiyor” diyor.

Hücreleri gerçek zamanlı floresan mikroskopi yöntemlerini kullanarak görüntüleyen Tamada ve grubu, yalnızca hücrelerin altındaki yüzeyi değiştirerek, geleneksel bir geniş alan mikroskobu altında çözünürlüğü kırınım sınırına yakın bir değere geliştirebileceklerini keşfettiler.

Floresan mikroskobunda, ilgilenilen hücre yapıları, gelen ışıktan enerjiyi emen moleküller ile etiketlenir ve flüoresans işlemi aracılığıyla, görüntüyü oluşturmak için toplanan farklı bir rengin ışığı olarak yeniden yayar.

Hücreler genellikle düz cam üzerinde görüntüleniyor olsa da, Tamada’nın grubu cam yüzeyini, ince bir silikon dioksit tabakası ile kaplı, kendiliğinden toplanan bir altın nanopartikül tabakasıyla kaplayarak, özel optik özelliklere sahip sözde bir meta yüzey oluşturdu.

Sadece 12 nm çapında olan organize metal nanopartiküller, lokalize yüzey plazmon rezonansı olarak bilinen bir fenomeni sergiler; bu, meta yüzeyin yüksek verimli yeniden emisyon için yakındaki ışık yayan moleküllerden enerji toplamasına izin verir, böylece 10 nm ile sınırlı gelişmiş emisyon üretir. kalın nanopartikül yüzeyi.

Geniş alanlı bir floresan mikroskropu altında altın nanopartiküllerden yapılmış bir meta yüzey üzerinde görüntülenen bir fare fibroblast hücresi, membran yakınındaki fokal adezyonlarda ışık yayan paxillin proteininden gelişmiş ve sınırlı emisyon sergiler. Kyushu Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, bu tür meta yüzeylerin, çözünürlüğü kırınım sınırına yaklaştırmak için basit bir yol olarak geleneksel floresan mikroskopları ile kullanılabileceğini göstermiştir. Metasuraya dikey olarak numunenin aydınlatılması, paxillin’i parlak noktalar olarak görüntülerken hücre gövdesinin kabaca zayıf emisyon olarak görülmesine izin verir. Kredi: Kaoru Tamada, Kyushu Üniversitesi

Tamada, “Nanopartikülleri tanıtarak, yalnızca birkaç nanometre kalınlığında ışık yayan bir düzlemi etkili bir şekilde yarattık” diye açıklıyor. “İlgi konusu ışık bu kadar ince bir katmandan yayıldığı için, ona daha iyi odaklanabiliyoruz.”

Metas yüzeye enerji transferinin hızlı olması, difüzyonu azaltarak emisyon noktalarını daha da lokalize etmesi ve Abbe’nin kırınım limitine göre çözünürlüğü iyileştirmeye yardımcı olan metasurfun yüksek kırılma indisi ek faydalar sağlar.

Araştırmacılar, metasurayı kullanarak, heyecanlandığında yeşil ışık yayacak şekilde modifiye edilen paxillin adlı bir protein üretmek için genetik olarak tasarlanmış 3T3 fibroblastlar olarak bilinen gerçek zamanlı fare hücrelerini görüntülediler. Paxillin, hücre zarındaki moleküllerin dış dünya ile etkileşime girdiği noktalar olan fokal yapışıklıklar yaratmada anahtar rol oynar.

Tüm numuneyi yüzeye dik lazer ışığı ile aydınlatan araştırmacılar, hücre zarı yakınındaki paxillin’deki değişiklikleri cam yerine metasurf kullanarak daha yüksek çözünürlükte görüntüleyebildiler.

Toplam iç yansıma elde etmek için aydınlatma ışığını eğerek, araştırmacılar daha da yüksek kontrasta sahip görüntüler elde edebildiler çünkü aydınlatma ışığının çoğu , hücre tarafına sadece küçük bir miktar ulaşarak yüzeyden yansıtılır ve böylece derinlere nüfuz eden aydınlatma tarafından üretilen kaçak emisyonu azaltır hücre.

Her 500 milisaniyede bir süper çözünürlüklü dijital kamera ile kaydedilen görüntülerin analizi, yalnızca birkaç pikseli kapsayan noktalar üzerindeki yoğunlukta net farklılıklar ortaya çıkardı, bu da çözünürlüğün yaklaşık 200 nm olduğunu – kırınım sınırına yakın olduğunu gösterdi.

Hücreler, metasurada daha uzun süre görüntülenebilir, çünkü daha düşük bir giriş enerjisine rağmen emisyon artırılır ve böylece zamanla hücre hasarını azaltır.

Tamada, “Metasurfaces , dünya çapındaki araştırmacılar için halihazırda sahip oldukları geleneksel optik mikroskopları kullanarak çözünürlüğü iyileştirmek için umut verici bir seçenektir.”

Araştırmacılar, geleneksel mikroskoplarla kullanım için yüzeyleri geliştirmeye devam etmenin yanı sıra, daha karmaşık mikroskop sistemleri için sahip olabilecekleri avantajları da araştırıyorlar.

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.