SKANUJĄCY LASEROWY MIKROSKOP KONFOKALNY

Transkrypt

1 SKANUJĄCY LASEROWY MIKROSKOP KONFOKALNY Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie AGH University of Science and Technology Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej Karolina Kozdra, Paulina Młynarska, r., Kraków

2 Plan prezentacji: 1. Co to jest mikroskop? 2. Historia mikroskopii konfokalnej. 3. Mikroskopia konfokalna. 4. Dlaczego rośnie popularność mikroskopii konfokalnej? 5. Mikroskop konfokalny. 6. Działanie mikroskopu konfokalnego. 7. Wady i zalety mikroskopii konfokalnej. 8. Dwufotonowa mikroskopia konfokalna. 9. Przykłady zastosowania. 10. Podsumowanie.

3 Mikroskop Urządzenie służące do obserwacji małych obiektów, zwykle niewidocznych gołym okiem, albo przyjrzenia s i ę s u b t e l n y m d e t a l o m obiektów małych, aczkolwiek widocznych nieuzbrojonym okiem. Rys.1. Rysunek mikroskopu.

4 Historia mikroskopii konfokalnej Za ojca mikroskopii konfokalnej uważany jest Marvin Minsky. Rys.2. Schemat mikroskopu konfokalnego typu trans zamieszczony w patencie Marvina Minskiego (US ).

5 Mikroskopia konfokalna» Jest odmianą mikroskopii świetlnej charakteryzująca się zwiększonym kontrastem, a zatem i rozdzielczością.» W mikroskopie konfokalnym punktowe źródło światła, oświetlony punkt preparatu oraz jego obraz leżą w ogniskowych soczewkach obiektywu (leżą w płaszczyznach konfokalnych) stąd nazwa mikroskopii.

6 Popularność mikroskopii konfokalnej» Powstanie mikroskopii fluorescencyjnej.» Możliwe było dołączanie różnokolorowych, fluorescencyjnych cząsteczek, do ściśle określonych antygenów, a następnie używając światła wzbudzającego o odpowiedniej długość fali sprawić, że tylko poszczególne wybarwione struktury będą widoczne na obrazie.» Rozwój urządzeń optycznych do wizualizacji preparatów barwionych fluorochromami.

7 Mikroskop konfokalny» Laserowy, konfokalny mikroskop laserowy stał się niezbędnym narzędziem w naukach biologicznych, biofizycznych, biomateriałowych i materiałowych.» Wyposażone w 3-5 systemów laserowych, kontrolowanych przez akustooptyczne filtry tunelujące, umożliwiające precyzyjną regulację długości fali i intensywności wzbudzonej.» Analiza fluorescencyjna w zakresie 400 do 750 nanometrów. Rys.3. Schemat budowy mikroskopu konfokalnego.

8 Cechy mikroskopu konfokalnego» Punktowe skanowanie preparatu oraz doskonalsza optyka mikroskopowa.» Wyeliminowanie z obrazu światła, które nie pochodzi z płaszczyzny ostrości preparatu.» Wykorzystanie właściwości fizykochemicznych fluorochromów.

9 Zasada działania mikroskopu konfokalnego Rys.4. Schemat budowy mikroskopu konfokalnego.

10 Wady i zalety mikroskopii konfokalnej Zalety Wysoka specyfika i kontrast otrzymywanych zdjeć, Możliwość obrazowania żywych próbek, Duża rozdzielczość obrazu, Płynne powiększenie obrazu, Możliwość określenia właściwości fizykochemicznych środowiska Wady X Długi czas zbierania obrazu, X Koszty aparatury

11 Mikroskop dwufotonowy Rys.5. Diagram Jabłkońskiego przedstawiający różnicę między mikroskopem konfoktalnym jednofotonowym a dwufotonowym.

12 Mikroskop dwufotonowy Laser używany w mikroskopie dwufotonowym emituje niskoenergetyczne fale z zakresu bliskiej podczerwieni. W znacznie większym stopniu penetruje tanki, Ulega mniejszemu rozproszeniu w badanych próbkach, Nie prowadzi do szybkiego rozpadu wzbudzanych cząsteczek. Rys.6. Długości fal wykorzystywane w mikroskopach konfoktalnych jednofotonowych a dwufotonowych.

13 Przewaga mikroskopów dwufotonowych Dłuższe fale wzbudzające nie wyświecają barwników przechodząc przez próbkę, Możliwa analiza grubszych materiałów, Mniejsza fototoksyczność światła lasera (możliwe obserwacje żywych komórek). Wady: X Mała liczba barwników wzbudzanych multifotonem, X Jeśli barwniki absorbują światło podczerwone mogą wystąpić w preparacie uszkodzenia cieplne. X Cena urządzenia.

14 Rys.7. Porównanie działania mikroskopu konfoktalnego jednofotonowego z dwufotonowym.

15 Zastosowanie mikroskopów konfokalnych Mikroskopia konfokalna jest obecnie wykorzystywana w badaniach z dziedziny fizjologii, neurobiologii, embriologii i inżynierii tkankowej, ponieważ pozwala dostrzec subtelne różnice w strukturze tkanek. Rys.8. Mikrofotografie neuronów uzyskane za pomocą mikroskopu dwufotonowego

16 Zastosowanie mikroskopów konfokalnych I. Diagnostyka chorób Badania śródoperacyjne - analiza tkanek nowotworowych w mózgu Refleksyjna mikroskopia konfokalna in vivo (RCM) - nowotwory skóry - diagnostyka raka szyjki macicy Laserowa endomikroskopia konfokalna (CLE) - badanie przewodu pokarmowego - Wykrywanie infekcji Helicobacter pylori II. Badania na modelach zwierzęcych III. Detekcja nowotworowych komórek macierzystych

17 Podsumowując Dokąd zmierza idea mikroskopii konfokalnej? Coraz lepsza rozdzielczość w trzech wymiarach Coraz krótszy czas obrazowania Coraz czulsze detektory

18 Bibliografia 1. Katarzyna wieczorek, Halszka Ponamarczuk, Marcin Popielarski, Katarzyna Sobierajska, ZASTOSOWANIE MIKROSKOPII KONFOKALNEJ W DIAGNOSTYCE CHORÓB NOWOT WOROW YCH, Polskie Towarzystwo Przydoników, Tom 62, 2013, 2. Jarosław Korczyński, NOWY WYMIAR MIKROSKOPII SKANUJĄCY LASEROWY MIKROSKOP KONFOKALNY, Polskie Towarzystwo Przydoników, Tom 62, Nadine Döge, Erik Thiel, Wide-field Two Photon Microscopy, 2015, 4. Karel Svoboda, Ryohei Yasuda, Principles of Two-Photon Excitation Microscopy and Its Applicationsto Neuroscience, Cold Spring Harbor, New York, 2006

19 Dziękujemy za uwagę!