Seriál o STELLARIS systémoch - 2. diel: AOBS a Lasery
V minulom diele
sme písali o spôsobe detekcie a aké detektory sú možné pre nový STELLARIS systém.
V tomto diele sa budeme venovať akusticko-optickému prvku AOBS a laserom, ktoré
je možné pripojiť do systému.
Viac signálu = kvalitné výsledky
Prepracovaný programovateľný kryštál s názvom AOBS2 (Acousto Optical Beamsplitter)
je výraznou inováciou v celej konfokálnej hlave. Tento kryštál riadený akustickým
signálom je možné použiť pre nadviazanie špeciálneho pulzného laserového bieleho
zdroja svetla. Vďaka vlastnostiam kryštálu s priloženým akustickým signálom možno
vo vnútri vytvoriť také vlastnosti, aby bolo možné cez jeden tento prvok nadviazať
niekoľko laserových vlnových dĺžok súčasne. Číselne vyjadrené je možné nadviazať
až 8 vlnových dĺžok. Optický kryštál je vysoko transparentný, s výnimočnými
vlastnosťami aj v emisnej časti, a to je pre získavanie emitovaného signálu
kritická časť. Na obr. 1 je uvedené porovnanie klasických dichroických zrkadiel s AOBS.
Obr. 1
– Porovnanie dichroických zrkadiel a AOBS
Dichroické zrkadlá majú veľkú medzeru v emisnom spektre, vďaka nedokonalej výrobe
filtrov všeobecne. Vďaka väčšej medzere je potom získavaný signál odfiltrovaný
a tým celkovo znížený. U AOBS prvku sú tieto medzery v emisnom spektre naozaj
malé a signálu je potom viac. Celkovo potom možno použiť nižšie intenzity
u použitých laserov a tým znížiť osvetľovanie preparátov (photodamage,
bleaching - nežiaduci jav).
Z aplikačného pohľadu je potom výhodou použitia AOBS možnosť vyhnúť sa sekvenčnému
snímaniu niekoľkých kanálov, vrátane použitia super-rozlišovacieho modulu
a pod., eliminácia cross-talk čiže prekryvu fluorescenčného signálu z jedného
fluorofóru do druhého a v neposlednom rade vyššiu priepustnosť tohto prvku
ako cez dichroické zrkadlá. Nový AOBS2 dokáže plne odfiltrovať aj signál,
ktorý prichádza priamo do detektora. Cross-talk možno v systéme STELLARIS
riešiť naozaj mnohými spôsobmi. STELLARIS vie hardvérovo nastaviť a oddeliť
spektrá pomocou detektorov a ich konštrukciou. Veľkou novinkou sú potom
TauSENCE kontrasty,
o ktorých budeme písať v ďalšom diele, ktorý si nenechajte ujsť. Na obr. 2 sú
zobrazené živé Hela bunky značené štyrmi rôznymi fluorofórmi na identifikáciu
jadier, aktínu, tubulínu a plazmatickej membrány. Nastavením systému STELLARIS
je možné všetky 4 kanály nasnímať naraz s nastavením každého detektora špecificky
pre získanie najlepšieho dynamického pomeru.
Obr. 2
–
Ukážka jednoduchého snímania bez použitia sekvenčného snímania pre HeLa bunky
a štyri fluorescenčné značky naraz
Biely laser a ďalšie laserové zdroje
Vzhľadom na dnešné zložité výskumné otázky vedci potrebujú systémy, ktoré sú veľmi
intuitívne, spoľahlivé, orientované pre široké spektrum použitia. Systémy by mali
ponúkať predovšetkým jednoduché použitie bez nutnosti poznať dokonale všetky
vlastnosti zapojenia systému a pod. Výsledkom by mala byť dôležitá biologická
či iná informácia, ktorá posunie výskum zase o krôčik ďalej. Ďalší vývoj smeruje
k viacfarebným experimentom, rýchlejšiemu snímaniu a vyššej flexibilite systému.
Späť k laserovým zdrojom, tých môže byť celý rad. Ako sú do tradičných systémov
implementované, hrá veľkú úlohu a veľmi sa rieši celková priepustnosť a použitie
jednotlivých systémov. Diskrétne lasery obmedzujú Vašu flexibilitu pri výbere
jednotlivých fluorofórov predovšetkým z pohľadu nepresného nastavenia lasera do
excitačného maxima daného fluorofóru. To znamená vyššiu nastavenú intenzitu
laserov pre exctitáciu fluorofórov a tým vyššiu toxicitu vzoriek. Technológia
novej generácie lasera s bielym svetlom (
WLL2
), v spojení s rodinou detektorov
Power HyD
umožní optimálne zobrazovať prakticky akýkoľvek fluorofór v dostupnom spektrálnom
rozsahu. Aký je ten rozsah? Obrovský. Pre systém STELLARIS 5 je možné použiť pulzný
biely laser s rozsahom vlnových dĺžok
od 485 až 685 nm
, s možnosťou voľby jednotlivej vlnovej dĺžky po 1 nm. Pri systéme STELLARIS 8 je
potom biely laser s rozsahom vlnových dĺžok
od 440 až 790 nm
opäť s možnosťou voľby po 1 nm. Pripočítajte si tiež možnosť použitia klasických
laserových zdrojov do systému. Tým sa Vám ponúkajú obrovské možnosti použitia pre
všetky konfokálne aplikácie. Zrátané a podčiarknuté STELLARIS 5 200 vl. dĺžok
a STELLARIS 8 až 350 vl. dĺžok pre excitáciu + klasické laserové zdroje uvedené
na obr. 3. Zaujíma Vás životnosť bieleho lasera? Biely laser je vyvíjaný
v spolupráci s firmou NKT, niektoré dlhodobé testy uvádzajú viac ako desiatky
tisíc hodín. Výkon bieleho lasera postačí na 99% aplikácií, výkon je definovaný
na jednotlivé laserové čiary a tým sa opäť otvárajú ďalšie možnosti v použití
pre FRAP experimenty a pod.
Obr. 3
– Možnosť použitia laserových zdrojov pre systémy STELLARIS
Oblasť NIR s bielym laserom až do 850 nm
Väčšina konvenčných konfokálnych systémov je vybavená len jednou alebo dvomi
samostatnými laserovými linkami v červenej NIR oblasti. Okrem toho konvenčné
GaAsP detektory nie sú dostatočne citlivé v rozsahu pre NIR oblasť. Oba tieto
faktory výrazne obmedzujú počet červených farbív, ktoré možno zobraziť v jedinom
experimente. Trend poslednej doby ukazuje posun do NIR oblasti, kde sú farbivá
stabilnejšie a menej náchylné na fototoxicitu. Ukážka na obr. 4 s bunkami
Cos-7 značené červeno excitovateľnými sondami špecifickými pre aktín,
mitochondriálnu vonkajšiu membránu a tubulín. Tradičná konfokálna mikroskopia
s detektorom GaAsP deteguje iba SiRActin. Pri použití rozšíreného WLL2 na
STELLARIS 8 spoločne s
detektorom HyD R
je teda možné snímať
aj v oblasti NIR až do 850 nm!
Obr. 4
– Aplikačná ukážka pre fluorescenčné značenie do NIR oblasti
Kde sa lasery pripájajú?
Pripojenie laserov v skenovacej hlave je uvedené na obr. 5, ktorý ste už mohli vidieť
v predchádzajúcom diele seriálu o STELLARIS. Dôležitá časť pre tento diel je pripojenie
laserových zdrojov v pravej časti obrázku. Riadenie laserov je väčšinou riadené cez
AOTF (Akusticko-opticky laditeľný filter), ktorý ovláda nastavenie intenzity pre
použitý laser či DMOD (direct modulácia). Pre systémy s MP laserom je to potom AOM
(akusticko-optický modulátor). Aký laser použiť, závisí od aplikácie. Ak neviete,
aký typ lasera by ste mali použiť, prosím, napíšte nám, radi Vám pomôžeme.
Obr. 5
– Skenovacia jednotka systému STELLARIS 8
Čo bude v ďalšom diele?
V ďalšom diele sa zameriame na
technológiu detektorov
Power HyD S, R, X
a novinku pre systémy STELLARIS
TauSENSE
. Ukážeme si tiež, ako flexibilný a jednouchý môže systém STELLARIS byť.
Na niečo sme zabudli? Niečo nie je správne opísané? Máte akúkoľvek otázku? Napíšte nám na: mikroskopie@pragolab.cz
Nenechajte si ujsť ďalšie zaujímavosti
- Thermo Scientific SMART chromatografické striekačky
- LC-MS/MS kvantifikácia voľných metanefrínov v ľudskej plazme pre klinický výskum
- Kvantifikácia ôsmich antimykotík v ľudskej plazme pomocou kvapalinovej chromatografie - tandemovej hmotnostnej spektrometrie pre klinický výskum
- Biopsia dychu pomocou technológie GC-Orbitrap – neinvazívny prístup k odhaleniu choroby?
- Ultrazvuková pasterizácia omáčok, džúsov a nápojov