آیا می توان از اسکنر اسلاید فلورسانس برای تصویربرداری فلورسانس دو فوتونی استفاده کرد؟

در حوزه میکروسکوپ و تصویربرداری مدرن، تکنیک‌های فلورسانس به عنوان ابزار قدرتمندی برای تجسم ساختارها و فرآیندهای بیولوژیکی در سطوح سلولی و مولکولی ظاهر شده‌اند. به ویژه تصویربرداری فلورسانس دو فوتونی به دلیل مزایای منحصر به فرد آن مانند نفوذ عمیق تر بافت، کاهش سمیت نوری و وضوح سه بعدی بهبود یافته محبوبیت قابل توجهی به دست آورده است. از سوی دیگر، اسکنرهای اسلاید فلورسانس به طور گسترده برای تصویربرداری با توان بالا از بخش‌های بافت و نمونه‌های سلولی استفاده می‌شوند. به عنوان تامین کننده اسکنرهای اسلاید فلورسانس، یک سوال رایج که اغلب با آن روبرو می شویم این است: آیا می توان از اسکنر اسلاید فلورسانس برای تصویربرداری فلورسانس دو فوتونی استفاده کرد؟

آشنایی با اسکنرهای اسلاید فلورسانس

اسکنرهای اسلاید فلورسانس برای گرفتن تصاویر با وضوح بالا از نمونه های دارای برچسب فلورسنت بر روی اسلایدهای شیشه ای طراحی شده اند. آنها معمولاً شامل یک مرحله برای نگه داشتن اسلاید، یک منبع نور برای تحریک، یک سیستم تشخیص فلورسانس و یک مکانیسم اسکن موتوری هستند. منبع نور می تواند یک لامپ جیوه، یک لامپ فلزی هالید یا اخیراً، دیودهای ساطع کننده نور (LED) باشد. سیستم تشخیص معمولا شامل مجموعه ای از فیلترها برای انتخاب طول موج های تحریک و انتشار مناسب و یک دوربین با حساسیت بالا برای گرفتن سیگنال های فلورسنت است.

شرکت ما طیف وسیعی از اسکنرهای اسلاید فلورسانس را ارائه می دهد، از جملهاسکنر پاتولوژی دیجیتال GScan - 60،اسکنر اسلاید برایتفیلد EScan - 1200، واسکنر اسلاید آسیب شناسی دیجیتال. این اسکنرها به دلیل قابلیت‌های اسکن با دقت بالا، رابط‌های کاربرپسند و کیفیت تصویر عالی شناخته شده‌اند. آنها برای کاربردهای مختلفی مانند بافت شناسی، سیتولوژی و هیبریداسیون درجا فلورسانس (FISH) مناسب هستند.

اصول دو - تصویربرداری فلورسانس فوتون

تصویربرداری فلورسانس دو فوتونی بر اساس اصل جذب فوتون دو است. در یک فرآیند معمولی - فلورسانس فوتون، یک فلوروفور یک فوتون منفرد با انرژی مناسب را جذب می کند و سپس فوتونی با انرژی کمتر (طول موج طولانی تر) ساطع می کند. در جذب دو فوتونی، یک فلوروفور دو فوتون را به طور همزمان جذب می کند که هر کدام تقریباً نصف انرژی لازم برای تحریک یک فوتون را دارند. این فرآیند به پرتو لیزری با شدت بالا و پالس کوتاه نیاز دارد که معمولاً لیزر تیتانیوم یاقوت کبود است.

مزیت کلیدی تصویربرداری فلورسانس دو فوتون توانایی آن در دستیابی به نفوذ عمیق بافت است. از آنجایی که جذب دو فوتون فقط در نقطه کانونی پرتو لیزر، جایی که چگالی فوتون زیاد است، رخ می دهد، تحریک به حجم کمی در نمونه محدود می شود. این امر فلورسانس پس‌زمینه و سفیدکننده نور را در خارج از صفحه کانونی کاهش می‌دهد و امکان تصویربرداری با وضوح بالا از نمونه‌های بافت ضخیم را فراهم می‌کند.

آیا می توان از اسکنر اسلاید فلورسانس برای تصویربرداری فلورسانس فوتون دو استفاده کرد؟

به طور کلی، یک اسکنر اسلاید فلورسانس سنتی برای تصویربرداری فلورسانس دو فوتونی طراحی نشده است و دلایل مختلفی برای این وجود دارد:

1. منبع نور

همانطور که قبلا ذکر شد، تصویربرداری فلورسانس دو فوتونی به منبع لیزری با شدت بالا و پالس کوتاه نیاز دارد. اکثر اسکنرهای اسلاید فلورسانس از منابع نور با موج پیوسته مانند لامپ های جیوه یا LED استفاده می کنند که چگالی فوتون بالایی را که برای جذب دو فوتون لازم است را فراهم نمی کند. ویژگی های قدرت و پالس منبع نور برای تحریک کارآمد دو فوتون بسیار مهم است و منابع نور در اسکنرهای اسلاید قادر به برآورده کردن این نیازها نیستند.

2. سیستم تشخیص

تصویربرداری فلورسانس دو فوتونی اغلب از یک آشکارساز بدون اسکن (NDD) برای جمع آوری فلورسانس ساطع شده استفاده می کند. NDD می تواند سیگنال های فلورسانس را به طور موثرتری تشخیص دهد، به خصوص در نمونه های ضخیم، زیرا تحت تأثیر مسیر نوری پرتو تحریک قرار نمی گیرد. در مقابل، اسکنرهای اسلاید فلورسانس معمولاً از یک سیستم تشخیص مبتنی بر دوربین استفاده می کنند که ممکن است برای تصویربرداری دو فوتونی بهینه نباشد. حساسیت، نرخ فریم و محدوده دینامیکی دوربین نیز ممکن است برای گرفتن سیگنال‌های فلورسانس دو فوتون ضعیف کافی نباشد.

3. مکانیسم اسکن

تصویربرداری فلورسانس دو فوتونی معمولاً شامل اسکن نقطه به نقطه نمونه با استفاده از یک آینه گالوانومتری یا یک اسکنر رزونانس است. این امکان اسکن سریع و دقیق پرتو لیزر در سراسر نمونه را فراهم می کند. از طرف دیگر اسکنرهای اسلاید فلورسانس معمولاً از یک مرحله موتوری برای حرکت اسلاید نسبت به سیستم نوری ثابت استفاده می کنند. سرعت اسکن و دقت اسکن مبتنی بر مرحله در اسکنرهای اسلاید ممکن است برای تصویربرداری دو فوتونی مناسب نباشد، به خصوص زمانی که تصویربرداری با سرعت بالا یا نظارت در زمان واقعی مورد نیاز است.

با این حال، برخی استثناها وجود دارد

با توسعه سریع فناوری، برخی از اسکنرهای اسلاید فلورسانس پیشرفته ممکن است اصلاح یا ارتقا داده شوند تا قابلیت‌های تصویربرداری دو فوتونی را در خود جای دهند. به عنوان مثال، برخی از شرکت ها در حال بررسی استفاده از لیزرهای فمتوثانیه در ترکیب با اسکنرهای اسلاید برای فعال کردن تصویربرداری دو فوتونی هستند. این سیستم های ترکیبی ممکن است مزایای اسکن اسلاید با توان بالا و تصویربرداری فوتون دو بافت عمیق را ارائه دهند.

برنامه ها و محدودیت ها

اگرچه یک اسکنر اسلاید فلورسانس سنتی را نمی توان مستقیماً برای تصویربرداری فلورسانس دو فوتونی استفاده کرد، هر دو تکنیک کاربردهای منحصر به فرد خود را دارند:

اسکنر اسلاید فلورسانس

اسکنرهای اسلاید فلورسانس برای غربالگری با توان بالا تعداد زیادی نمونه ایده آل هستند. آنها معمولاً در آزمایشگاه های پاتولوژی برای تشخیص و تحقیق بیماری هایی مانند سرطان استفاده می شوند. اسکنرها می توانند به سرعت تصاویری با وضوح بالا از بخش های بافت تولید کنند که می توانند به صورت دیجیتالی برای تجزیه و تحلیل و مقایسه بیشتر ذخیره شوند.

دو - تصویربرداری فلورسانس فوتون

تصویربرداری فلورسانس دو فوتون عمدتاً برای تصویربرداری in vivo و ex vivo از نمونه‌های بافت ضخیم مانند برش‌های مغز، جنین و حیوانات زنده استفاده می‌شود. این به محققان اجازه می دهد تا فرآیندهای دینامیکی سلول ها و بافت ها را در محیط طبیعی خود، مانند فعالیت عصبی، مهاجرت سلولی، و رگزایی مطالعه کنند.

نتیجه گیری

در نتیجه، در حالی که یک اسکنر اسلاید فلورسانس معمولی به دلیل تفاوت در منبع نور، سیستم تشخیص و مکانیسم اسکن برای تصویربرداری فلورسانس دو فوتونی طراحی نشده است، پتانسیلی برای توسعه سیستم‌های ترکیبی وجود دارد که مزایای هر دو تکنیک را ترکیب می‌کنند. به‌عنوان تامین‌کننده اسکنرهای اسلاید فلورسانس، ما متعهد هستیم که در خط مقدم نوآوری‌های فن‌آوری باقی بمانیم و امکانات جدید را برای محصولات خود بررسی کنیم.

اگر به اسکنرهای اسلاید فلورسانس ما علاقه مند هستید یا در مورد کاربرد آنها سؤالی دارید، لطفاً برای بحث بیشتر و خرید با ما تماس بگیرید. ما مشتاقانه منتظر همکاری با شما هستیم تا نیازهای تصویربرداری شما را برآورده کنیم.

مراجع

1. Denk, W., Strickler, JH, & Webb, WW (1990). دو - میکروسکوپ فلورسانس اسکن لیزر فوتون. علم، 248(4951)، 73-76.
2. Piston، DW، & Sklar، LA (2008). تصویربرداری فلورسانس: از تک مولکول‌ها تا تکنیک‌های ماکروسکوپی مطبوعات آزمایشگاهی Cold Spring Harbor.
3. Pawley، JB (ویرایش). (2006). راهنمای میکروسکوپ کانفوکال بیولوژیکی. اسپرینگر.