المجهر البؤري والفلوري
يصور المجهر الفلوري العينات عن طريق إثارة الجزيئات الفلورية وجمع الضوء ذي الطول الموجي الأطول الذي تبعثه، مما يعطي صورًا عالية التباين ومحددة جزيئيًا للخلايا. يضيف المجهر البؤري فتحة دبوسية ترفض الضوء الخارج عن البؤرة، مما ينتج مقاطع بصرية حادة يمكن تجميعها في عروض ثلاثية الأبعاد للخلية.
Definition
يستخدم المجهر الفلوري امتصاص وإعادة انبعاث الضوء بواسطة الفلوروفورات لتصوير الهياكل الموسومة؛ المجهر البؤري هو تقنية فلورية تستبعد فيها فتحة دبوسية الضوء الخارج عن البؤرة بحيث تساهم فقط طبقة رقيقة مركزة في كل صورة، مما ينتج مقاطع بصرية.
Scope
يغطي هذا المدخل مبدأ التباين الفلوري، وميزة التقطيع البصري للتصوير البؤري، والفئة الواسعة من طرق الدقة الفائقة التي تدفع التصوير الفلوري إلى ما دون حد الحيود. ويتناول هذه الأساليب كطرق تصوير ضمن بيولوجيا الخلية وليس كتعليمات سريرية.
Core questions
- كيف توفر الفلورة تباينًا جزيئيًا في الخلية؟
- كيف تنتج الفتحة الدبوسية البؤرية مقاطع بصرية؟
- كيف يتم إعادة بناء الصور ثلاثية الأبعاد للخلايا؟
- كيف تتجاوز طرق الدقة الفائقة حد الحيود؟
Key concepts
- إثارة وانبعاث الفلورة
- الفلوروفورات والبروتينات الفلورية
- الفتحة الدبوسية البؤرية والتقطيع البصري
- إعادة البناء ثلاثي الأبعاد
- التبييض الضوئي والسمية الضوئية
- التصوير فائق الدقة (غير محدود بالحيود)
Mechanisms
في المجهر الفلوري، يمتص الفلوروفور ضوء الإثارة ويعيد إصداره بطول موجي أطول، والذي يتم فصله عن الإثارة بواسطة مرشحات لإعطاء تباين ساطع ومحدد مقابل خلفية داكنة، كما استعرضه ليختمان وكونشيلو. ومع ذلك، تحتوي الصورة الفلورية التقليدية على ضوء مشوش من أعلى وأسفل المستوى البؤري؛ يضع المجهر البؤري فتحة دبوسية مترافقة مع النقطة البؤرية بحيث يتم رفض الضوء الخارج عن البؤرة، مما ينتج المقاطع البصرية التي وصفها كونشيلو وليختمان والتي يمكن تكديسها في ثلاثة أبعاد. ولأن الانبعاث، مثل جميع أنواع المجهر الضوئي، لا يزال خاضعًا لحد الحيود، فإن أساليب الدقة الفائقة مثل مجهر استنفاد الانبعاث المحفز (stimulated-emission-depletion microscopy)، الذي قدمه هيل وويشمان، تتلاعب بعملية الفلورة نفسها لحل التفاصيل التي تقل كثيرًا عن هذا الحد، كما استعرضه شيرميليه وزملاؤه.
Clinical relevance
يستخدم المجهر البؤري والفلوري على نطاق واسع في علم الأمراض وطب العيون والبحوث الطبية الحيوية لتحديد مواقع الجزيئات وتصوير الأنسجة في ثلاثة أبعاد. يشرح هذا المدخل مبادئ التصوير المعنية وهو مرجع تعليمي، وليس أساسًا لقرارات التشخيص أو العلاج الفردية.
History
تم تصور المبدأ البؤري بواسطة مارفن مينسكي في الخمسينيات، ولكن المجهرات البؤرية العملية بالمسح الليزري والفلوروفورات الاصطناعية والوراثية المضيئة جعلت التصوير الفلوري مهيمنًا في بيولوجيا الخلية منذ أواخر القرن العشرين. وقد فتح كسر حد الحيود اللاحق بواسطة مجهر استنفاد الانبعاث المحفز (هيل وويشمان، 1994) والتقنيات ذات الصلة عصر التصوير الفلوري فائق الدقة الذي لخصه شيرميليه وزملاؤه.
Key figures
- Jeff Lichtman
- Jose-Angel Conchello
- Stefan Hell
- Marvin Minsky
Related topics
Seminal works
- lichtman-2005
- conchello-2005
- hell-1994
- schermelleh-2010
Frequently asked questions
- ماذا تفعل الفتحة الدبوسية البؤرية؟
- يتم وضعها بحيث يتم حجب الضوء من خارج المستوى البؤري، تاركًا فقط الضوء الموجود في البؤرة لتشكيل الصورة؛ وهذا ينتج مقطعًا بصريًا رقيقًا يمكن دمجه مع مقاطع أخرى في عرض ثلاثي الأبعاد.
- كيف يمكن للمجهر الفلوري أن يتغلب على حد الحيود؟
- تتحكم طرق الدقة الفائقة مثل مجهر استنفاد الانبعاث المحفز في عملية الانبعاث الفلوري بحيث يمكن حل التفاصيل التي تقل كثيرًا عن حد الحيود الكلاسيكي.