Language
Country/Area
No result found
Tại sao FLIM có thể phá vỡ những hạn chế của kính hiển vi truyền thống? Khám phá bí ẩn về tuổi thọ huỳnh quang!
Kính hiển vi hình ảnh suốt đời huỳnh quang (FLIM) đã thu hút sự chú ý rộng rãi trong cộng đồng khoa học trong những năm gần đây vì nó tiết lộ một phương pháp hình ảnh mới vượt qua nhiều hạn chế khác nhau của kính hiển vi truyền thống. FLIM không chỉ dựa vào cường độ của các phân tử huỳnh quang trong mẫu mà còn nghiên cứu sâu về tuổi thọ huỳnh quang (FLT) của chúng, một đặc tính khiến nó trở nên vô giá trong nhiều ứng dụng.
Tuổi thọ huỳnh quang phụ thuộc vào môi trường vi mô của phân tử huỳnh quang, chẳng hạn như độ pH, độ nhớt và nồng độ hóa học, cho phép FLIM cung cấp thông tin độc nhất và tránh các phép đo sai sót do thay đổi độ sáng của nguồn sáng hoặc cường độ ánh sáng nền .
FLIM tập trung vào thời gian cần thiết để các phân tử huỳnh quang trở về trạng thái cơ bản. Mỗi phân tử huỳnh quang có tốc độ tuyệt chủng riêng trong quá trình này. Điều này có nghĩa là ngay cả khi các vật liệu phát ra ánh sáng ở cùng bước sóng nhưng mờ dần ở tốc độ khác nhau thì FLIM vẫn có thể phân biệt rõ ràng chúng. Là một công nghệ hình ảnh, FLIM có thể được sử dụng trong nhiều tình huống như kính hiển vi đồng tiêu, kính hiển vi kích thích hai photon và chụp cắt lớp vi tính đa photon và có thể làm giảm hiệu quả các vấn đề tán xạ photon do độ dày mẫu gây ra.
Ưu điểm của FLIM
Bằng cách đo tuổi thọ của các phân tử huỳnh quang, công nghệ FLIM cung cấp thông tin chuyên sâu về các phân tử sinh học và môi trường của chúng. Tùy thuộc vào các thông số môi trường khác nhau, những thay đổi về tuổi thọ huỳnh quang có thể được sử dụng như một chỉ số quan trọng. Ví dụ, khi môi trường vi mô của đầu dò thay đổi, bao gồm giá trị pH, độ nhớt của dung dịch và thậm chí cả tương tác giữa các phân tử, FLIM có thể phản hồi và phản ánh ngay lập tức.
Vì FLIM không phụ thuộc vào cường độ ánh sáng nên nó loại bỏ ảnh hưởng của sự dao động của nguồn sáng, thay đổi độ sáng nền và quá trình tẩy quang trên dữ liệu thực nghiệm, khiến nó trở nên đáng tin cậy hơn trong các ứng dụng thực tế.
Cách thực hiện phép đo FLIM
Các phương pháp triển khai FLIM chủ yếu bao gồm đếm photon đơn tương quan thời gian (TCSPC), kích thích xung và điều chế pha cũng như các công nghệ khác. Thông qua các phương pháp này, FLIM có thể đạt được hiệu ứng hình ảnh có độ phân giải cao và nhanh chóng. Những kỹ thuật này cho phép các nhà nghiên cứu quan sát hành vi của các phân tử huỳnh quang một cách chi tiết trong tế bào sống hoặc các môi trường thay đổi nhanh chóng khác.
Đếm từng photon tương quan thời gian (TCSPC)
TCSPC là một công nghệ quan trọng trong FLIM, dùng để ghi lại đường cong phân rã của các phân tử huỳnh quang. Sử dụng thiết bị TCSPC thương mại, các nhà nghiên cứu có thể ghi lại các đường cong phân rã huỳnh quang với độ phân giải thời gian lên tới 405 femto giây, tạo cơ sở cho việc phân tích hành vi động của các phân tử.
Phương pháp kích thích xung
Kích thích xung là kỹ thuật thường được sử dụng khi đo FLIM. Nó liên quan đến việc sử dụng ánh sáng kích thích phản xạ và khả năng thu chính xác các tín hiệu huỳnh quang, một phương pháp giúp cải thiện hơn nữa độ phân giải thời gian của FLIM.
Công nghệ điều chế pha
Điều chế pha là phương pháp đạt được tuổi thọ huỳnh quang bằng cách điều chỉnh nguồn ánh sáng laser ở tần số cao để phát hiện sự lệch pha. Khả năng chụp ảnh nhanh chóng khiến nó đặc biệt phù hợp cho nghiên cứu tế bào sống.
Phân tích dữ liệu và diễn giải kết quả
Cốt lõi của phân tích dữ liệu FLIM là trích xuất một đường cong phân rã thuần túy và ước tính thời gian tồn tại của nó, điều này thường đạt được bằng cách khớp một hàm đơn hoặc hàm đa cấp. Kỹ thuật được sử dụng phổ biến nhất là tái cấu trúc lặp bình phương nhỏ nhất, một quy trình được tối ưu hóa liên tục theo quy trình từng bước nhằm cung cấp các ước tính chính xác về thời gian tồn tại.
Mặc dù FLIM còn nhiều thách thức nhưng phạm vi ứng dụng tiềm năng và dữ liệu chất lượng cao mà nó có thể cung cấp khiến nó không thể thay thế được trong cộng đồng nghiên cứu khoa học.
Khám phá các ứng dụng trong tương lai
FLIM có nhiều ứng dụng, bao gồm y sinh, khoa học vật liệu và khoa học môi trường. Với sự tiến bộ của công nghệ, FLIM dự kiến sẽ đóng vai trò quan trọng hơn trong các hệ thống sinh học phức tạp hơn trong tương lai, giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về những thay đổi nhỏ, từ đó thúc đẩy sự phát triển của các công nghệ chẩn đoán y tế mới.
Trong cuộc cách mạng công nghệ này, liệu FLIM có trở thành chuẩn mực cho công nghệ kính hiển vi trong tương lai?
