Kính hiển vi huỳnh quang và trường sáng chi phí thấp: 9 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

Các dự án Fusion 360 »

Kính hiển vi huỳnh quang là một phương thức hình ảnh được sử dụng để hình dung các cấu trúc cụ thể trong các mẫu sinh học và vật lý khác. Các đối tượng quan tâm trong mẫu (ví dụ: tế bào thần kinh, mạch máu, ti thể, v.v.) được hình dung bởi vì các hợp chất huỳnh quang chỉ gắn vào những cấu trúc cụ thể đó. Một số hình ảnh kính hiển vi đẹp nhất được thu thập bằng kính hiển vi huỳnh quang; hãy xem những hình ảnh này được trình bày trên trang web Nikon MicroscopyU để xem một số ví dụ. Kính hiển vi huỳnh quang rất hữu ích cho nhiều nghiên cứu sinh học tập trung vào cấu trúc hoặc loại tế bào cụ thể. Ví dụ, nhiều nghiên cứu về tế bào thần kinh trong não phụ thuộc vào việc sử dụng các phương thức hiển vi huỳnh quang để hình ảnh cụ thể các tế bào thần kinh.

Trong tài liệu hướng dẫn này, tôi sẽ đi qua các nguyên tắc cơ bản của kính hiển vi huỳnh quang và cách chế tạo ba loại kính hiển vi huỳnh quang giá rẻ khác nhau. Những hệ thống này thường có giá hàng nghìn đô la, nhưng đã có những nỗ lực gần đây để làm cho chúng trở nên sẵn có hơn. Các thiết kế tôi trình bày ở đây sử dụng điện thoại thông minh, dSLR và kính hiển vi USB. Tất cả các thiết kế này cũng hoạt động như kính hiển vi trường sáng. Bắt đầu nào!

Bước 1: Tổng quan về kính hiển vi huỳnh quang

Để hiểu ý tưởng cơ bản của kính hiển vi huỳnh quang, hãy tưởng tượng một khu rừng rậm vào ban đêm với đầy cây cối, động vật, bụi rậm và mọi thứ khác sống trong một khu rừng. Nếu bạn chiếu đèn pin vào khu rừng, bạn sẽ thấy tất cả những cấu trúc này và khó có thể hình dung ra một loài động vật hoặc thực vật cụ thể. Giả sử bạn chỉ quan tâm đến việc nhìn thấy những bụi cây việt quất trong rừng. Để thực hiện điều này, bạn huấn luyện đom đóm chỉ bị thu hút bởi những bụi việt quất, để chỉ những bụi việt quất sáng lên khi bạn nhìn vào rừng. Bạn có thể nói rằng bạn đã gắn nhãn những bụi việt quất với những con đom đóm để bạn chỉ có thể hình dung ra những cấu trúc việt quất trong rừng.

Trong tương tự này, khu rừng đại diện cho toàn bộ mẫu, các bụi cây việt quất đại diện cho cấu trúc bạn muốn hình dung (ví dụ: một tế bào cụ thể hoặc bào quan dưới tế bào) và đom đóm là hợp chất huỳnh quang. Trường hợp bạn chiếu đèn pin một mình mà không có đom đóm cũng tương tự như kính hiển vi trường sáng.

Bước tiếp theo là hiểu chức năng cơ bản của các hợp chất huỳnh quang (còn được gọi là fluorophores). Fluorophores thực sự là những vật thể nhỏ (trên quy mô nanomet) được thiết kế để gắn vào các cấu trúc cụ thể trong mẫu. Chúng hấp thụ ánh sáng trên một dải bước sóng hẹp và phát ra lại một bước sóng ánh sáng khác. Ví dụ, một fluorophore có thể hấp thụ ánh sáng xanh lam (tức là fluorophore bị kích thích bởi ánh sáng xanh lam) và sau đó lại phát ra ánh sáng xanh lục. Thông thường điều này được tóm tắt bởi một phổ kích thích và phát xạ (hình trên). Các đồ thị này cho thấy bước sóng ánh sáng mà fluorophore hấp thụ và bước sóng ánh sáng mà fluorophore phát ra.

Thiết kế của kính hiển vi rất giống với kính hiển vi trường sáng bình thường với hai điểm khác biệt chính. Đầu tiên, ánh sáng để chiếu sáng mẫu phải là bước sóng kích thích fluorophore (ví dụ trên, ánh sáng có màu xanh lam). Thứ hai, kính hiển vi chỉ cần thu thập ánh sáng phát xạ (ánh sáng xanh lục), đồng thời chặn ánh sáng xanh lam. Điều này là do ánh sáng xanh dương đi khắp nơi nhưng ánh sáng xanh lục chỉ đến từ các cấu trúc cụ thể trong mẫu. Để chặn ánh sáng xanh lam, kính hiển vi thường có một thứ gọi là bộ lọc thông dài cho phép ánh sáng xanh lục đi qua mà không có ánh sáng xanh lam. Mỗi bộ lọc thông dài có một bước sóng cắt. Nếu ánh sáng có bước sóng dài hơn điểm cắt thì nó có thể đi qua bộ lọc. Do đó tên, "longpass". Các bước sóng ngắn hơn bị chặn.

Dưới đây là một số thông tin tổng quan về kính hiển vi huỳnh quang:

bitesizebio.com/33529/fluorescence-microsc…

www.microscopyu.com/techniques/fluorescenc…

www.youtube.com/watch?v=PCJ13LjncMc

Bước 2: Mô hình hóa kính hiển vi với quang học tia

Về nhì trong cuộc thi Quang học