Language
Country/Area
No result found
Pemanfaatan mikroskopi FLIM yang menakjubkan: Bagaimana cara memperoleh gambar beresolusi sangat tinggi dalam deteksi waktu nyata?
Seiring dengan pesatnya kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi, teknologi mikroskop juga terus berinovasi. Di antaranya, mikroskopi pencitraan masa pakai fluoresensi (FLIM) telah menjadi alat penting dalam penelitian ilmu hayati dan ilmu material karena prinsip pencitraan dan aplikasi praktisnya yang unik. Tidak seperti mikroskopi tradisional, yang menggunakan intensitas fluoresensi sebagai dasar pencitraan, FLIM menghasilkan gambar berdasarkan kecepatan molekul fluoresensi kembali dari keadaan tereksitasi ke keadaan dasar, bukan berdasarkan intensitasnya.
Dengan mengukur masa pakai fluoresensi, FLIM tidak hanya menghilangkan kesalahan pengukuran yang disebabkan oleh variasi kecerahan sumber cahaya, intensitas cahaya latar belakang, atau photobleaching, tetapi juga meminimalkan efek hamburan foton dalam lapisan sampel yang tebal.
"Perubahan dalam masa hidup fluoresensi bergantung pada lingkungan mikro lokal molekul fluoresensi dan karenanya dapat berfungsi sebagai indikator pH, viskositas, dan konsentrasi kimia, di antara hal-hal lainnya."
Prinsip dasar masa hidup fluoresensi
Ketika tereksitasi oleh foton, molekul foton kembali ke keadaan dasar dengan probabilitas yang berbeda melalui radiasi elektromagnetik dan jalur peluruhan non-radiatif. Hanya jalur yang melibatkan emisi spontan foton yang mengarah pada pembentukan fluoresensi. Menurut hukum Schott, ekspresi matematika peluruhan intensitas fluoresensi dari waktu ke waktu dapat disederhanakan menjadi fungsi eksponensial. Ini menunjukkan bahwa masa hidup fluoresensi adalah kuantitas fisik yang tidak bergantung pada intensitas awal.
Teknologi pengukuran dan implementasi FLIM
Dalam FLIM, instrumen menggunakan sumber eksitasi berdenyut dan kemudian merekam kurva peluruhan melalui fungsi respons mesin. Ketika sekelompok molekul fluoresensi dieksitasi oleh pulsa cahaya yang sangat pendek, fluoresensi yang dihasilkan akan mengalami peluruhan eksponensial. Implementasi yang paling umum didasarkan pada penghitungan foton tunggal berkorelasi waktu (TCSPC), sebuah teknik yang meningkatkan akurasi pengukuran dan meminimalkan dampak kebisingan latar belakang.
"Dengan menggunakan peralatan TCSPC komersial, resolusi waktu kurva peluruhan fluoresensi dapat mencapai 405 femtodetik."
Ruang Lingkup Aplikasi
Teknologi FLIM menawarkan keuntungan unik dalam studi sel hidup dan lingkungan mikronya. Teknologi ini dapat membedakan berbagai gerakan molekuler pada skala nano, dan dapat digunakan untuk mempelajari interaksi biomolekuler, perubahan aktivitas enzim intraseluler, dll.
Dalam beberapa tahun terakhir, teknologi FLIM telah diterapkan lebih lanjut pada diagnosis medis, khususnya dalam operasi tumor otak, yang dapat dikombinasikan dengan endoskopi untuk menerapkan diagnosis waktu nyata. Dengan mengukur masa hidup fluoresensi jaringan tumor, dokter dapat menilai batas dan sifat tumor dengan lebih akurat.
Analisis Data dan Prospek Masa Depan
Dalam analisis citra FLIM, mengekstraksi kurva peluruhan murni dan memperkirakan masa hidup fluoresensi merupakan tugas utama. Dalam hal ini, berbagai algoritma telah diusulkan, baik itu metode kuadrat terkecil atau metode penentuan masa hidup cepat, yang terus meningkatkan akurasi dan kepraktisan perhitungan.
"Pengembangan metode ini telah mengubah FLIM dari teori laboratorium menjadi metode yang lebih praktis dan mudah, sehingga memungkinkan teknologi ini masuk ke klinik."
Dengan kemajuan teknologi, kecepatan akuisisi gambar FLIM akan terus meningkat dan cakupan aplikasinya akan semakin luas. Baik dalam penelitian ilmiah dasar maupun diagnosis klinis, potensi teknologi ini tidak dapat diabaikan. Namun, seiring dengan meluasnya area aplikasinya, kita perlu memikirkan cara yang lebih baik untuk menggabungkan teknologi FLIM dengan teknik lain guna mendorong pengembangan dan inovasi biomedis.
