荧光成像技术从微观到宏观,接近诊所

研究人员已经扩大了一个强大的荧光成像技术用于研究生物过程在细胞水平上。之前有限的样本只有毫米区域,扩大的方法可以分析和样品4平方厘米的地区。与进一步发展这种新方法能找到使用在诊所作为敏感和准确识别肿瘤的边缘在手术的方法。

新的大规模成像方法是基于生物成像技术被称为荧光寿命成像显微镜(这部电影)。“我们macro-FLIM系统不仅可以获得一个样本的结构信息,而且还允许某些生化过程的观察发生在示例中,“高级研究科学家弗拉季斯拉夫•Shcheslavskiy说,贝克& Hickl GmbH,德国。“虽然我们的目标是开发这一临床使用,它也可以是非常有用的在探索生物过程的基本研究疾病发展或调查生物应对不同类型的治疗。”

光学社会(OSA)光学快报》期刊上,研究人员展示了第一个基于共焦显微镜macro-FLIM系统与细胞分辨率和高分子敏感。他们用它来观察整个代谢过程内肿瘤活老鼠,这一壮举与当前电影的系统是不可能的。新系统是通过工程师和物理学家之间的密切合作贝克尔& Hickl GmbH德国和俄罗斯Privolzhskiy研究医科大学生物学家。

除了生物和临床样本,新的macro-FLIM系统可以用来分析其他样品与大区域。例如,它可以提供一种非破坏性方法确定媒体用于绘画,需要恢复。

从荧光获得更多信息

这部电影包括荧光衰变率的精确测量,或自然的一生,荧光分子荧光标记或“标签”,已添加到组织。因为生命周期取决于分子的特点的环境如温度和pH值以及其与周围其他分子,这部电影可以用来获取信息分子的性质及其微环境。

一般来说,这部电影是使用激光扫描共焦显微镜执行,达到高分辨率的扫描激光束在荧光样品形成一个图像。获取电影信息在宏观尺度上,研究人员开发了一个共焦宏观系统,包含与极短脉冲激光,只有皮秒的长度,和非常敏感的探测器感应的荧光。系统还包括电子,光子数和情节以来的时间分布与激光脉冲和激光的位置样本。

Shcheslavskiy继续“小心随着微微秒激光光学设计、敏感和快速检测器和单光子计数电子允许我们在宏观尺度记录荧光衰减精度高。”

共焦显微镜通常局限于一个成像面积只是毫米,将样品放置在macroscanner的中间图像平面允许研究人员图像更大的样本。然后绘制光子分布在大面积的样本获得大规模的荧光寿命信息。

测试在癌变组织

演示细胞解决macro-FLIM系统,研究人员用它来形象荧光微直径在14.6微米和生活培养癌细胞用荧光染料标记。

他们然后使用macro-FLIM系统分析整个肿瘤活老鼠。为了做到这一点,他们同时测量荧光寿命的基因编码的红色荧光蛋白,确定肿瘤的位置,和nicotinamid腺嘌呤二核苷酸(NADH),在活细胞分子负责能源生产。

“我们的系统的敏感性是足够高的观察荧光等内在组织组件的NADH没有任何标签,“Shcheslavskiy说。“除了被用于研究肿瘤代谢,macro-FLIM可以用来跟细胞死亡或氧状态宏观尺度上的肿瘤细胞的决议。”

为临床应用开发系统,研究人员正努力提高其灵活性和机动性。他们还想把macro-FLIM系统和扫描阶段,将样本让这部电影上执行地区多达10×10厘米。