В областта на съвременната микроскопия и изображения флуоресцентните техники се очертаха като мощни инструменти за визуализиране на биологични структури и процеси на клетъчно и молекулярно ниво. Двуфотонното флуоресцентно изобразяване, по-специално, придоби значителна популярност поради уникалните си предимства, като по-дълбоко проникване в тъканите, намалена фототоксичност и подобрена триизмерна разделителна способност. От друга страна, флуоресцентните слайд скенери се използват широко за високопроизводително изобразяване на тъканни срезове и клетъчни проби. Като доставчик на скенери за флуоресцентни слайдове често срещаният въпрос е: Може ли флуоресцентен скенер за слайдове да се използва за двуфотонно флуоресцентно изобразяване?
Разбиране на флуоресцентните скенери за слайдове
Флуоресцентните слайд скенери са проектирани да заснемат изображения с висока разделителна способност на флуоресцентно маркирани образци върху стъклени слайдове. Те обикновено се състоят от етап за задържане на слайда, източник на светлина за възбуждане, система за откриване на флуоресценция и моторизиран механизъм за сканиране. Източникът на светлина може да бъде живачна лампа, металхалогенна лампа или по-скоро светодиоди (LED). Системата за откриване обикновено включва набор от филтри за избор на подходящите дължини на вълните на възбуждане и излъчване и високочувствителна камера за улавяне на флуоресцентни сигнали.
Нашата компания предлага набор от флуоресцентни слайд скенери, включителноДигитален патологичен скенер GScan - 60,Brightfield Slide Scanner EScan - 1200, иСкенер за цифрови слайдове за патология. Тези скенери са известни със своите възможности за високо прецизно сканиране, удобни за потребителя интерфейси и отлично качество на изображението. Те са подходящи за различни приложения, като хистология, цитология и флуоресцентна in situ хибридизация (FISH).
Принципи на двуфотонното флуоресцентно изобразяване
Двуфотонното флуоресцентно изобразяване се основава на принципа на двуфотонната абсорбция. При конвенционален процес на фотонна флуоресценция, флуорофорът абсорбира един фотон с подходяща енергия и след това излъчва фотон с по-ниска енергия (по-дълга дължина на вълната). При двуфотонна абсорбция флуорофорът абсорбира два фотона едновременно, всеки с приблизително половината от енергията, необходима за еднофотонно възбуждане. Този процес изисква лазерен лъч с висока интензивност и къси импулси, обикновено титаниево-сапфирен лазер.
Ключовото предимство на двуфотонното флуоресцентно изобразяване е способността му да постига дълбоко проникване в тъканите. Тъй като абсорбцията на два фотона се случва само във фокусната точка на лазерния лъч, където плътността на фотоните е висока, възбуждането е ограничено до малък обем в пробата. Това намалява фоновата флуоресценция и фотоизбелването извън фокалната равнина, позволявайки изображения с висока разделителна способност на дебели тъканни проби.
Може ли флуоресцентен слайд скенер да се използва за две фотонни флуоресцентни изображения?
По принцип традиционният флуоресцентен слайд скенер не е предназначен за двуфотонно флуоресцентно изображение и има няколко причини за това:
1. Източник на светлина
Както бе споменато по-рано, двуфотонното флуоресцентно изобразяване изисква лазерен източник с висок интензитет и къс импулс. Повечето флуоресцентни слайд скенери използват източници на непрекъсната вълна на светлина, като живачни лампи или светодиоди, които не осигуряват високата фотонна плътност, необходима за двуфотонна абсорбция. Характеристиките на мощността и импулса на източника на светлина са от решаващо значение за ефективното двуфотонно възбуждане, а източниците на светлина в слайд скенерите не са в състояние да отговорят на тези изисквания.
2. Система за откриване
Двуфотонното флуоресцентно изобразяване често използва несканиран детектор (NDD) за събиране на излъчваната флуоресценция. NDD може да открие флуоресцентните сигнали по-ефективно, особено в дебели проби, тъй като не се влияе от оптичния път на възбуждащия лъч. За разлика от тях, флуоресцентните слайд скенери обикновено използват система за откриване, базирана на камера, която може да не е оптимизирана за двуфотонно изображение. Чувствителността, скоростта на кадрите и динамичният обхват на камерата може също да са недостатъчни за улавяне на слабите двуфотонни флуоресцентни сигнали.
3. Сканиращ механизъм
Двуфотонното флуоресцентно изобразяване обикновено включва сканиране точка по точка на пробата с помощта на галванометрично огледало или резонансен скенер. Това позволява бързо и прецизно сканиране на лазерния лъч върху пробата. Флуоресцентните скенери за слайдове, от друга страна, обикновено използват моторизирана платформа за преместване на слайда спрямо фиксираната оптична система. Скоростта на сканиране и прецизността на базираното на етап сканиране в скенери за диапозитиви може да не са подходящи за двуфотонно изобразяване, особено когато се изисква високоскоростно изобразяване или наблюдение в реално време.
Въпреки това, има някои изключения
С бързото развитие на технологиите някои усъвършенствани флуоресцентни скенери за слайдове могат да бъдат модифицирани или надградени, за да включат възможности за двуфотонно изобразяване. Например, някои компании проучват използването на фемтосекундни лазери в комбинация със скенери за слайдове, за да позволят двуфотонно изображение. Тези хибридни системи могат да предложат предимствата както на високопроизводително сканиране на слайдове, така и на двуфотонно изобразяване на дълбоки тъкани.
Приложения и ограничения
Въпреки че традиционният флуоресцентен слайд скенер не може да се използва директно за двуфотонно флуоресцентно изображение, и двете техники имат свои собствени уникални приложения:
Флуоресцентни скенери за слайдове
Флуоресцентните слайд скенери са идеални за високопроизводителен скрининг на голям брой проби. Те обикновено се използват в патологични лаборатории за диагностика и изследване на заболявания като рак. Скенерите могат бързо да генерират изображения с висока разделителна способност на тъканни срезове, които могат да се съхраняват цифрово за допълнителен анализ и сравнение.
Двуфотонно флуоресцентно изображение
Двуфотонното флуоресцентно изобразяване се използва главно за in vivo и ex vivo изобразяване на плътни тъканни проби, като мозъчни срезове, ембриони и живи животни. Това позволява на изследователите да изучават динамичните процеси на клетките и тъканите в тяхната естествена среда, като невронна активност, клетъчна миграция и ангиогенеза.
Заключение
В заключение, докато типичният флуоресцентен слайд скенер не е проектиран за две - фотонни флуоресцентни изображения поради разликите в източника на светлина, системата за откриване и механизма за сканиране, има потенциал за разработването на хибридни системи, които комбинират предимствата на двете техники. Като доставчик на флуоресцентни скенери за слайдове, ние се ангажираме да останем в челните редици на технологичните иновации и да проучваме нови възможности за нашите продукти.
Ако се интересувате от нашите скенери за флуоресцентни слайдове или имате някакви въпроси относно техните приложения, моля не се колебайте да се свържете с нас за по-нататъшно обсъждане и доставка洽谈. Очакваме с нетърпение да работим с вас, за да отговорим на вашите нужди от изображения.
Референции
- Denk, W., Strickler, JH, & Webb, WW (1990). Двуфотонна лазерна сканираща флуоресцентна микроскопия. Наука, 248 (4951), 73-76.
- Пистън, DW, & Sklar, LA (2008). Флуоресцентно изобразяване: от единични молекули до макроскопични техники. Cold Spring Harbor Laboratory Press.
- Паули, JB (ред.). (2006). Наръчник по биологична конфокална микроскопия. Спрингър.
