Im Bereich der modernen Mikroskopie und Bildgebung haben sich Fluoreszenztechniken als leistungsstarke Werkzeuge zur Visualisierung biologischer Strukturen und Prozesse auf zellulärer und molekularer Ebene herausgestellt. Insbesondere die Zwei-Photonen-Fluoreszenz-Bildgebung erfreut sich aufgrund ihrer einzigartigen Vorteile, wie einer tieferen Gewebepenetration, einer verringerten Phototoxizität und einer verbesserten dreidimensionalen Auflösung, großer Beliebtheit. Andererseits werden Fluoreszenz-Objektträgerscanner häufig für die Hochdurchsatzbildgebung von Gewebeschnitten und Zellproben eingesetzt. Als Anbieter von Fluoreszenz-Objektträgerscannern stellen wir uns häufig die Frage: Kann ein Fluoreszenz-Objektträgerscanner für die Zwei-Photonen-Fluoreszenzbildgebung verwendet werden?
Fluoreszenz-Objektträgerscanner verstehen
Fluoreszenz-Objektträgerscanner sind für die Aufnahme hochauflösender Bilder von fluoreszenzmarkierten Proben auf Glasobjektträgern konzipiert. Sie bestehen typischerweise aus einem Tisch zum Halten des Objektträgers, einer Lichtquelle zur Anregung, einem Fluoreszenzerkennungssystem und einem motorisierten Scanmechanismus. Die Lichtquelle kann eine Quecksilberlampe, eine Metallhalogenidlampe oder neuerdings auch Leuchtdioden (LEDs) sein. Das Detektionssystem umfasst normalerweise eine Reihe von Filtern zur Auswahl der geeigneten Anregungs- und Emissionswellenlängen sowie eine hochempfindliche Kamera zur Erfassung der Fluoreszenzsignale.
Unser Unternehmen bietet eine Reihe von Fluoreszenz-Objektträgerscannern an, darunter denDigitaler Pathologiescanner GScan - 60,Hellfeld-Diascanner EScan - 1200, UndDigitaler Pathologie-Objektträgerscanner. Diese Scanner sind für ihre hochpräzisen Scanfunktionen, benutzerfreundlichen Schnittstellen und hervorragende Bildqualität bekannt. Sie eignen sich für eine Vielzahl von Anwendungen, beispielsweise für die Histologie, Zytologie und Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH).
Prinzipien der Zwei-Photonen-Fluoreszenz-Bildgebung
Die Zwei-Photonen-Fluoreszenzbildgebung basiert auf dem Prinzip der Zwei-Photonen-Absorption. Bei einem herkömmlichen Ein-Photonen-Fluoreszenzverfahren absorbiert ein Fluorophor ein einzelnes Photon mit der entsprechenden Energie und emittiert dann ein Photon mit niedrigerer Energie (längere Wellenlänge). Bei der Zwei-Photonen-Absorption absorbiert ein Fluorophor zwei Photonen gleichzeitig, jedes mit etwa der Hälfte der Energie, die für eine Ein-Photonen-Anregung erforderlich ist. Dieser Prozess erfordert einen hochintensiven, kurzgepulsten Laserstrahl, typischerweise einen Titan-Saphir-Laser.
Der Hauptvorteil der Zwei-Photonen-Fluoreszenzbildgebung ist ihre Fähigkeit, eine tiefe Gewebepenetration zu erreichen. Da die Zwei-Photonen-Absorption nur im Brennpunkt des Laserstrahls auftritt, wo die Photonendichte hoch ist, ist die Anregung auf ein kleines Volumen innerhalb der Probe beschränkt. Dies reduziert die Hintergrundfluoreszenz und das Photobleichen außerhalb der Brennebene und ermöglicht eine hochauflösende Bildgebung von dicken Gewebeproben.
Kann ein Fluoreszenz-Objektträgerscanner für die Zwei-Photonen-Fluoreszenz-Bildgebung verwendet werden?
Im Allgemeinen ist ein herkömmlicher Fluoreszenz-Objektträgerscanner nicht für die Zwei-Photonen-Fluoreszenz-Bildgebung ausgelegt, und dafür gibt es mehrere Gründe:
1. Lichtquelle
Wie bereits erwähnt, erfordert die Zwei-Photonen-Fluoreszenzbildgebung eine hochintensive, kurzgepulste Laserquelle. Die meisten Fluoreszenz-Diascanner verwenden kontinuierliche Lichtquellen wie Quecksilberlampen oder LEDs, die nicht die hohe Photonendichte bieten, die für die Zweiphotonenabsorption erforderlich ist. Für eine effiziente Zwei-Photonen-Anregung sind die Leistung und die Pulseigenschaften der Lichtquelle entscheidend, und die Lichtquellen in Diascannern sind nicht in der Lage, diese Anforderungen zu erfüllen.
2. Erkennungssystem
Bei der Zwei-Photonen-Fluoreszenzbildgebung wird häufig ein nicht desgescannter Detektor (NDD) verwendet, um die emittierte Fluoreszenz zu sammeln. Das NDD kann die Fluoreszenzsignale insbesondere in dicken Proben effizienter erkennen, da es nicht durch den optischen Weg des Anregungsstrahls beeinflusst wird. Im Gegensatz dazu verwenden Fluoreszenz-Objektträgerscanner typischerweise ein kamerabasiertes Erkennungssystem, das möglicherweise nicht für die Zwei-Photonen-Bildgebung optimiert ist. Auch die Empfindlichkeit, Bildrate und der Dynamikbereich der Kamera reichen möglicherweise nicht aus, um die schwachen Zwei-Photonen-Fluoreszenzsignale zu erfassen.
3. Scanmechanismus
Bei der Zwei-Photonen-Fluoreszenzbildgebung wird die Probe normalerweise punktuell mit einem galvanometrischen Spiegel oder einem Resonanzscanner gescannt. Dies ermöglicht ein schnelles und präzises Scannen des Laserstrahls über die Probe. Fluoreszenz-Objektträgerscanner hingegen verwenden typischerweise einen motorisierten Tisch, um den Objektträger relativ zum festen optischen System zu bewegen. Die Scangeschwindigkeit und Präzision des tischbasierten Scannens in Diascannern sind möglicherweise nicht für die Zwei-Photonen-Bildgebung geeignet, insbesondere wenn Hochgeschwindigkeitsbildgebung oder Echtzeitüberwachung erforderlich sind.
Es gibt jedoch einige Ausnahmen
Aufgrund der rasanten Entwicklung der Technologie können einige fortschrittliche Fluoreszenz-Objektträgerscanner modifiziert oder aufgerüstet werden, um Zwei-Photonen-Bildgebungsfunktionen zu integrieren. Einige Unternehmen erforschen beispielsweise den Einsatz von Femtosekundenlasern in Kombination mit Diascannern, um Zwei-Photonen-Bildgebung zu ermöglichen. Diese Hybridsysteme bieten möglicherweise die Vorteile sowohl des Hochdurchsatz-Objektträgerscannens als auch der Zwei-Photonen-Bildgebung im tiefen Gewebe.
Anwendungen und Einschränkungen
Obwohl ein herkömmlicher Fluoreszenz-Objektträgerscanner nicht direkt für die Zwei-Photonen-Fluoreszenzbildgebung verwendet werden kann, haben beide Techniken ihre eigenen einzigartigen Anwendungen:
Fluoreszenz-Objektträgerscanner
Fluoreszenz-Objektträgerscanner eignen sich ideal für das Hochdurchsatz-Screening einer großen Anzahl von Proben. Sie werden häufig in Pathologielaboren zur Diagnose und Erforschung von Krankheiten wie Krebs eingesetzt. Die Scanner können schnell hochauflösende Bilder von Gewebeschnitten erzeugen, die zur weiteren Analyse und zum Vergleich digital gespeichert werden können.
Zwei-Photonen-Fluoreszenz-Bildgebung
Die Zwei-Photonen-Fluoreszenzbildgebung wird hauptsächlich für die In-vivo- und Ex-vivo-Bildgebung von dicken Gewebeproben wie Hirnschnitten, Embryonen und lebenden Tieren verwendet. Es ermöglicht Forschern, die dynamischen Prozesse von Zellen und Geweben in ihrer natürlichen Umgebung zu untersuchen, beispielsweise neuronale Aktivität, Zellmigration und Angiogenese.
Abschluss
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass ein typischer Fluoreszenz-Objektträgerscanner zwar aufgrund der Unterschiede in der Lichtquelle, dem Detektionssystem und dem Scanmechanismus nicht für die Zwei-Photonen-Fluoreszenzbildgebung ausgelegt ist, es jedoch Potenzial für die Entwicklung von Hybridsystemen gibt, die die Vorteile beider Techniken kombinieren. Als Lieferant von Fluoreszenz-Objektträgerscannern sind wir bestrebt, an der Spitze der technologischen Innovation zu bleiben und neue Möglichkeiten für unsere Produkte zu erkunden.
Wenn Sie an unseren Fluoreszenz-Objektträgerscannern interessiert sind oder Fragen zu deren Anwendungen haben, können Sie sich gerne für weitere Gespräche und Beschaffungszwecke an uns wenden. Wir freuen uns darauf, mit Ihnen zusammenzuarbeiten, um Ihre Bildgebungsanforderungen zu erfüllen.
Referenzen
- Denk, W., Strickler, JH, & Webb, WW (1990). Zwei-Photonen-Laser-Scanning-Fluoreszenzmikroskopie. Science, 248(4951), 73-76.
- Piston, DW, & Sklar, LA (2008). Fluoreszenzbildgebung: von einzelnen Molekülen bis zu makroskopischen Techniken. Cold Spring Harbor Laboratory Press.
- Pawley, JB (Hrsg.). (2006). Handbuch der biologischen konfokalen Mikroskopie. Springer.
