Śladami nagrody nobla. hemia i światło - urząd …Śladami nagrody nobla. hemia i światło -od...
TRANSCRIPT
![Page 1: Śladami nagrody Nobla. hemia i światło - Urząd …Śladami nagrody Nobla. hemia i światło -od reakcji fotochemicznych do diagnostyki medycznej Świetlik świętojański Liść](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040816/5e5ea56110056663732d7896/html5/thumbnails/1.jpg)
Śladami nagrody Nobla. Chemia i światło -od reakcji fotochemicznych do diagnostyki medycznej
Świetlik świętojański Liść Mikroskop fluorescencyjny
dr hab. Damian PlażukKatedra Chemii Organicznej
Wydział ChemiiUniwersytet Łódzki
![Page 2: Śladami nagrody Nobla. hemia i światło - Urząd …Śladami nagrody Nobla. hemia i światło -od reakcji fotochemicznych do diagnostyki medycznej Świetlik świętojański Liść](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040816/5e5ea56110056663732d7896/html5/thumbnails/2.jpg)
Zastosowanie metod optycznych w biologii i medycynie
- Obrazowanie na poziomie molekularnym (białka)
- Obserwacja dynamiki wirusów i bakterii
- Farmakokinetyka w czasie rzeczywistym
- Monitoring po terapiach
- Mikro i nano chirurgia
- Nieinwazyjne lub mało inwazyjne terapie nowotworów
![Page 3: Śladami nagrody Nobla. hemia i światło - Urząd …Śladami nagrody Nobla. hemia i światło -od reakcji fotochemicznych do diagnostyki medycznej Świetlik świętojański Liść](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040816/5e5ea56110056663732d7896/html5/thumbnails/3.jpg)
Nagroda Nobla
Nagroda Nobla – wyróżnienie przyznawane za wybitneosiągnięcia naukowe, literackie lub zasługi dla społeczeństwi ludzkości, ustanowione ostatnią wolą fundatora,szwedzkiego przemysłowca i wynalazcy dynamitu
Alfred Nobel21.X.1833-10.XII.1896
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:AlfredNobel_adjusted.jpg https://en.wikipedia.org/wiki/File:Nobel_Prize.png
![Page 4: Śladami nagrody Nobla. hemia i światło - Urząd …Śladami nagrody Nobla. hemia i światło -od reakcji fotochemicznych do diagnostyki medycznej Świetlik świętojański Liść](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040816/5e5ea56110056663732d7896/html5/thumbnails/4.jpg)
Eric Betzig, Stefan W. Hell and William E. Moerner „za zbudowanie super rozdzielczego mikroskopu fluorescencyjnego".
Eric Betzig
Urodzony: 13 Stycznia 1960, Ann Arbor, MI, USA
Stefan W. Hell
Urodzony: 23 Grudnia 1962, Arad, Rumunia
William E. Moerner
Urodzony: 24 Czerwca 1953, Pleasanton, CA, USA
Miejsce pracy w chwili przyznania nagrody: Stanford University,
Stanford, CA, USA
Miejsce pracy w chwili przyznania nagrody : Max Planck Institute for Biophysical Chemistry, Göttingen,
Germany, German Cancer Research Center, Heidelberg, Germany
Miejsce pracy w chwili przyznania nagrody: JaneliaResearch Campus, Howard Hughes Medical Institute,
Ashburn, VA, USA
Nagroda Nobla w Chemii w 2014 roku
![Page 5: Śladami nagrody Nobla. hemia i światło - Urząd …Śladami nagrody Nobla. hemia i światło -od reakcji fotochemicznych do diagnostyki medycznej Świetlik świętojański Liść](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040816/5e5ea56110056663732d7896/html5/thumbnails/5.jpg)
Mikroskopy optyczne
Hans i Zachrias Jansen, ok. 1590 powiększenie ok. 10 razy!
Engelbert & Hensoldt 1870
Galileo Galilei
Robert Hooke –księga „Micrographia” – opisał szeroki zakres obserwacji wykonanych swoim mikroskopem
Anton van Leeuwenhoek – uzyskał duże powiększenia – jako pierwszy obserwował bakterie (XVII wiek)
Mikroskop Cuff’a – oferował ok
45-100 x powiększenie –
rozdzielczość nie lepsza niż 10 mikronów
![Page 6: Śladami nagrody Nobla. hemia i światło - Urząd …Śladami nagrody Nobla. hemia i światło -od reakcji fotochemicznych do diagnostyki medycznej Świetlik świętojański Liść](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040816/5e5ea56110056663732d7896/html5/thumbnails/6.jpg)
Do czego przyczyniły się mikroskopy optyczne?
- powstały nowe dziedziny nauki, cytologia oraz mikrobiologia
- możliwy był ogromny postęp w leczeniu chorób zakaźnych.
W roku 1882 Robert Koch odkrył z pomocą mikroskopu
bakterie gruźlicy
- Wykorzystano go do obserwacji podziału chromosomów w
jądrze komórkowym
![Page 7: Śladami nagrody Nobla. hemia i światło - Urząd …Śladami nagrody Nobla. hemia i światło -od reakcji fotochemicznych do diagnostyki medycznej Świetlik świętojański Liść](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040816/5e5ea56110056663732d7896/html5/thumbnails/7.jpg)
Jak mikroskop optyczny stał się nanoskopem?
Eric Betzig, Stefan W. Hell oraz William E. Moerner otrzymali nagrodę Nobla w chemii w roku 2014 za
przekroczenie domniemanej bariery Abbye’go uniemożliwiającej obserwacje mikroskopowe z rozdzielczością poniżej
0,2 m (200 nm). Wykorzystując zjawisko fluorescencji, naukowcy ci mogli po raz pierwszy obserwować procesy
zachodzą w żywych komórkach z rozdzielczością nanometrową.
Mrówka Włos Komórka ssaka bakteria mitochondrium wirus białko mała cząsteczka
Ernst Abbe's formula for the diffraction limit, set in stone at a monument in Jena.
Limit rozdzielczości mikroskopu optycznego (limit Abbe’go)Nic mniejszego przy użyciu mikroskopu optycznego nie można zobaczyć
![Page 8: Śladami nagrody Nobla. hemia i światło - Urząd …Śladami nagrody Nobla. hemia i światło -od reakcji fotochemicznych do diagnostyki medycznej Świetlik świętojański Liść](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040816/5e5ea56110056663732d7896/html5/thumbnails/8.jpg)
Wynik oddziaływania światła ze związkami chemicznyminie zawsze jest oczywisty
![Page 9: Śladami nagrody Nobla. hemia i światło - Urząd …Śladami nagrody Nobla. hemia i światło -od reakcji fotochemicznych do diagnostyki medycznej Świetlik świętojański Liść](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040816/5e5ea56110056663732d7896/html5/thumbnails/9.jpg)
Cząsteczka Cząsteczka
Absorbcja fotonu
(wzbudzenie)
Cząsteczka wzbudzona
Stan wzbudzony
Emisja (wypromieniowanie)
fotonu
Stan podstawowy
Co się może stać, gdy naświetlamy cząsteczkę światłem?
Przejście bezpromieniste
Diagram Jabłońskiego – wersja b. uproszczona
Diagram Jabłońskiego – wersja „pełna”
https://www.google.pl/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwioibzR7u7JAhWBqSwKHb8YAq4QjRwIBw&url=http%3A%2F%2Fwww.olympusmicro.com%2Fprimer%2Fjava%2Fjablonski%2Fjabintro%2F&psig=AFQjCNG4jPBPoXCXP5uqlhLfpMYjYbyJ6Q&ust=1450852947398454
![Page 10: Śladami nagrody Nobla. hemia i światło - Urząd …Śladami nagrody Nobla. hemia i światło -od reakcji fotochemicznych do diagnostyki medycznej Świetlik świętojański Liść](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040816/5e5ea56110056663732d7896/html5/thumbnails/10.jpg)
Fluorescencja
1819, Edward D. Clarke oraz w roku 1822 René Just Haüyopisują fluorescencję fluorytu1833, Sir David Brewster opisuje fluorescencję chlorofilu1845, Sir John Herschel opisuje fluorescencję chininy
Fluorescencja fluorytu(CaF2)
Fluorescencja chininy w napoju gazowanym
Fluorescencja chlorofilu
Fluorescencję opisano po raz pierwszy już w 1560.Bernardino de Sahagún oraz w 1565 by Nicolás Monardes opisali fluorescencję napoju moczopędnym znanym jako „lignum nephriticum”
Matlalina – związek fluorescencyjny zawarty w drzewie Narra(Eysenhardtia polystachya)
http://www.wikiwand.com/es/Fluorescencia
![Page 11: Śladami nagrody Nobla. hemia i światło - Urząd …Śladami nagrody Nobla. hemia i światło -od reakcji fotochemicznych do diagnostyki medycznej Świetlik świętojański Liść](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040816/5e5ea56110056663732d7896/html5/thumbnails/11.jpg)
1852 George Gabriel Stokes – opisuje w publikacji pt. „Refrangiblity” (zmiana długości fali),zamianę niewidzialnego światła (ultrafioletowego) na widzialne światło barwy niebieskiej przezminerał fluoryt oraz szkło uranowe. Nazywa to zjawisko fluorescencją. Różnica w przesunięciuwartości maksimum emisji w stosunku do maksimum absorbcji nazywane jest „przesunięciemStokes’a”
Przykłady szkła uranowego w świetle widzialnym oraz w świetle UV (niewidzialnym)https://www.google.pl/search?q=matlalina&biw=1920&bih=926&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwj8utnp7u7JAhVpnnIKHUEXC2UQ_AUIBygC#tbm=isch&q=+uranium+glass
![Page 12: Śladami nagrody Nobla. hemia i światło - Urząd …Śladami nagrody Nobla. hemia i światło -od reakcji fotochemicznych do diagnostyki medycznej Świetlik świętojański Liść](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040816/5e5ea56110056663732d7896/html5/thumbnails/12.jpg)
Fluorescencja w naturzeFluorescencja w żywych organizmach
Biofluorescencja – ma miejsce tylko wtedy, gdy następujeabsorbcja promieniowania przez organizm a następnieemisja promieniowania o niższej energii (dłuższej fali)
Biofosforescencja – podobna do biofluorescencji – różnicajest jedynie w czasie jej trwania, utrzymuje się długo pousunięciu źródła wzbudzającego
Pokolec turkuowy (Acanthurus coeruleus)
Swellshark (Cephaloscyllium ventriosum)
Kaupichthys brachychirus
Kaupichthys nuchalis
Pipefish (Corythoichthys haematopterus)
![Page 13: Śladami nagrody Nobla. hemia i światło - Urząd …Śladami nagrody Nobla. hemia i światło -od reakcji fotochemicznych do diagnostyki medycznej Świetlik świętojański Liść](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040816/5e5ea56110056663732d7896/html5/thumbnails/13.jpg)
Fluorescencja podczas fotosyntezy
W trakcie fotosyntezy rośliny emitują promieniowanie niewidoczne gołym okiem, ale możliwe do zarejestrowania przez detektory np. w satelitach
http://svs.gsfc.nasa.gov/cgi-bin/details.cgi?aid=4086
![Page 14: Śladami nagrody Nobla. hemia i światło - Urząd …Śladami nagrody Nobla. hemia i światło -od reakcji fotochemicznych do diagnostyki medycznej Świetlik świętojański Liść](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040816/5e5ea56110056663732d7896/html5/thumbnails/14.jpg)
http://svs.gsfc.nasa.gov/cgi-bin/details.cgi?aid=4086
Fluorescencja obserwowana w trakcie fotosyntezy
![Page 15: Śladami nagrody Nobla. hemia i światło - Urząd …Śladami nagrody Nobla. hemia i światło -od reakcji fotochemicznych do diagnostyki medycznej Świetlik świętojański Liść](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040816/5e5ea56110056663732d7896/html5/thumbnails/15.jpg)
Bioluminescencja – emisja promieniowania widzialnego następuję w organizmach żywych w wyniku reakcji chemicznych
98% energii wydziałane jest w postaci światła! Bioluminescencja kryla
Bioluminescencja świetlika świętojańskiego (Lampyris noctiluca)
![Page 16: Śladami nagrody Nobla. hemia i światło - Urząd …Śladami nagrody Nobla. hemia i światło -od reakcji fotochemicznych do diagnostyki medycznej Świetlik świętojański Liść](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040816/5e5ea56110056663732d7896/html5/thumbnails/16.jpg)
Bioluminescencja – dlaczego świetliki świętojańskie świecą?Światło wytwarzane przez świetlika świętojańskiego powstaje w wyniku reakcji utleniania lucyferyny z wykorzystaniem . enzymu lucyferaza.
Lucyferaza
Lucyfryna robaczka świętojańskiego
Stan wzbudzony!
Cząsteczka Cząsteczka
Absorbcja fotonu
(wzbudzenie)
Cząsteczka wzbudzona
Stan wzbudzony
Emisja (wypromieniowanie)
fotonu
Stan podstawowy
Tylko światło dużo ciepła, trochę światła
Świetliki Ludzie
![Page 17: Śladami nagrody Nobla. hemia i światło - Urząd …Śladami nagrody Nobla. hemia i światło -od reakcji fotochemicznych do diagnostyki medycznej Świetlik świętojański Liść](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040816/5e5ea56110056663732d7896/html5/thumbnails/17.jpg)
Czy istnieje inna niż naturalna luminescencja?
Chemiluminescencja
Bioluminescencja
Elektrochemiluminescencja
Crystaloluminescencja
Elektroluminescencja
Katodoluminescencja
Mechanoluminescencja
Truyboluminescencja
Piezoluminescencja
Sonoluminescencja
Fotoluminescencja
Fluorescencja
Fosforescencja
Radioluminescencja
Termoluminescencja
Crioluminescencja
![Page 18: Śladami nagrody Nobla. hemia i światło - Urząd …Śladami nagrody Nobla. hemia i światło -od reakcji fotochemicznych do diagnostyki medycznej Świetlik świętojański Liść](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040816/5e5ea56110056663732d7896/html5/thumbnails/18.jpg)
Chemiluminescencja – emisja światła następuje na drodze reakcji chemicznej
Reakcja z tlenempowstają nadtlenki
Dianion, stan podstawowy (S0)
Dianion, stan wzbudzony singletowy
(S1)
Dianion, stan zbudzony trypletowy (T1)
![Page 19: Śladami nagrody Nobla. hemia i światło - Urząd …Śladami nagrody Nobla. hemia i światło -od reakcji fotochemicznych do diagnostyki medycznej Świetlik świętojański Liść](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040816/5e5ea56110056663732d7896/html5/thumbnails/19.jpg)
Fluorescencja materii nieożywionej
Fluorescencja związków organicznych i nieorganicznych
Cząsteczka Cząsteczka
Absorbcja fotonu
(wzbudzenie)
Cząsteczka wzbudzonaStan wzbudzony
Emisja (wypromieniowanie)
fotonu
Stan podstawowy
http://www.materiaienergia.pisz.pl/materia_energia.html
![Page 20: Śladami nagrody Nobla. hemia i światło - Urząd …Śladami nagrody Nobla. hemia i światło -od reakcji fotochemicznych do diagnostyki medycznej Świetlik świętojański Liść](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040816/5e5ea56110056663732d7896/html5/thumbnails/20.jpg)
Czy możemy wykorzystać zjawisko fluorescencji w diagnostyce medycznej?
TAK – możemy!
Pytanie - jak?
![Page 21: Śladami nagrody Nobla. hemia i światło - Urząd …Śladami nagrody Nobla. hemia i światło -od reakcji fotochemicznych do diagnostyki medycznej Świetlik świętojański Liść](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040816/5e5ea56110056663732d7896/html5/thumbnails/21.jpg)
Autofluorescencja – wykorzystuje obecne w komórkach fluorofory, np: kolagen, elastyna, NAD, tryptofan, keratyna etc.– występujące w pod nabłonkowej warstwie tkanki łącznej – metoda została zatwierdzona do wczesnego wykrywania rakaoskrzeli
Związki podawane z zewnątrz fluoryzują po związaniu z tkanką nowotworową – technika stosowana w urologii. Stosuje się różne substancje m.in. kwas 5-aminolewulinowy i jego ester heksylowy, tetracyklinę, hyperycynę, Photofrin®. Dla hyperycynyoraz porfiryn wzbudzenie światłem widzianym, emisja w czerwieni (590-700 nm).
Do wykonania badania niezbędny jest endoskop wyposażony w źródłoświatła wzbudzającego oraz detektor rejestrujący fluorescencję.
W świetle widzialnym Fluorescencja komórek nowotworowych
Znakowanie kwasem 5-aminolewulinowym
http://www.europeanurology.com/article/S0302-2838(07)01524-2/fulltext/photodynamic-diagnosis-in-urology-state-of-the-art-img-src-manager-uploads-europeanurology-com-eur-articles-s0302-2838-07-01524-2-assets-eulogo1-jpg-alt-eulogo1#section-3-autofluorescence
Pierwsze próby zastosowania tetracyklin w diagnostyceFluorescencyjnej przeprowadzono w 1957 roku.
![Page 22: Śladami nagrody Nobla. hemia i światło - Urząd …Śladami nagrody Nobla. hemia i światło -od reakcji fotochemicznych do diagnostyki medycznej Świetlik świętojański Liść](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040816/5e5ea56110056663732d7896/html5/thumbnails/22.jpg)
Wszystko zależy od tego co chcemy zobaczyć
http://goryochemical.com/english/products/proteofluor/proteogreen-gglu.html
Zalety metod fluorescencji w diagnostyce medycznej:- szybkość; - łatwość wykonania; - nieinwazyjność; - selektywność; wysoka czułość
ProteoGREEN™-gGlu – selektywny znacznik komórek nowotworowych. Aktywowany przez g-lutamylotranspeptydazę(GGT), o której wiadomo, że jest enzymem związanym z nowotworami, z uwolnieniem silnie fluoryzującego związku.
![Page 23: Śladami nagrody Nobla. hemia i światło - Urząd …Śladami nagrody Nobla. hemia i światło -od reakcji fotochemicznych do diagnostyki medycznej Świetlik świętojański Liść](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040816/5e5ea56110056663732d7896/html5/thumbnails/23.jpg)
Wykorzystanie cystoskopu do wykrywania i leczenia nie drobnokomórkowego raka pęcherza moczowego
https://www.youtube.com/watch?v=0aa-6WQLaPM
http://canjurol.com/howidoit-html.php?ID=2359
![Page 24: Śladami nagrody Nobla. hemia i światło - Urząd …Śladami nagrody Nobla. hemia i światło -od reakcji fotochemicznych do diagnostyki medycznej Świetlik świętojański Liść](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040816/5e5ea56110056663732d7896/html5/thumbnails/24.jpg)
Operacja usunięcia raka jajnika z wykorzystaniem technik fluorescencyjnych
https://www.youtube.com/watch?v=xTXJMTH60i8
![Page 25: Śladami nagrody Nobla. hemia i światło - Urząd …Śladami nagrody Nobla. hemia i światło -od reakcji fotochemicznych do diagnostyki medycznej Świetlik świętojański Liść](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040816/5e5ea56110056663732d7896/html5/thumbnails/25.jpg)
Do czego jeszcze możemy wykorzystać zjawisko fluorescencji?
Czy możemy wykorzystać fluorescencję w mikroskopii, i co nam to umożliwia?
Próbka spermy śledzia barwiona zielenią SYBROświetlana niebieskim laserem w mikroskopie epifluorescencyjnym
Mikroskop fluorescencyjny – rodzaj mikroskopu świetlnegoużywany w badaniach substancji organicznych i nieorganicznych,którego działanie oparte jest na zjawisku fluorescencjii fosforescencji, zamiast, lub razem ze zjawiskami odbiciai absorpcji światła (co jest wykorzystane w klasycznym mikroskopieoptycznym).
![Page 26: Śladami nagrody Nobla. hemia i światło - Urząd …Śladami nagrody Nobla. hemia i światło -od reakcji fotochemicznych do diagnostyki medycznej Świetlik świętojański Liść](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040816/5e5ea56110056663732d7896/html5/thumbnails/26.jpg)
•fluorofory wykazujące powinowactwo do określonych organelli (np. DiI wiąże się specyficznie z błonami
komórkowymi),
•fluorofory, których właściwości fluorescenycjne zależą od parametrów mikrośrodowiska, np. jego pH, lub
stężenia jonów wapnia (Fluo-4, Fura-2);
•fluorofory sprzężone z substancjami wykazującymi specyficzne powinowactwo do określonych białek (np.
rodamina sprzężona z falloidyną, toksyną Ammanita phalloides, łączącą się specyficznie z F-aktyną;
•fluorofory koniugowane z przeciwciałami, bezpośrednio lub pośrednio wiążącymi się z określonymi antygenami;
•białka fluorescencyjne;
•fluorochromy zdolne do przenikania przez błonę komórkową determinujące komunikację międzykomórkową,
np. kalceinę;
•analizami ilości i wewnątrzkomórkowej lokalizacji wybranych struktur na poziomie białka (Western Blot) i
mRNA (RT-PCR)
Zastosowania mikroskopii fluorescencyjnej
![Page 27: Śladami nagrody Nobla. hemia i światło - Urząd …Śladami nagrody Nobla. hemia i światło -od reakcji fotochemicznych do diagnostyki medycznej Świetlik świętojański Liść](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040816/5e5ea56110056663732d7896/html5/thumbnails/27.jpg)
-tubulina (w pierwotniaku - Tetrahymena) Włókna aktyny
Mikroskopia konfokalna – odmiana mikroskopii świetlnej charakteryzująca się powiększonym kontrastem, azatem
i rozdzielczością. Używana do uzyskania wysokiej jakości obrazów oraz rekonstrukcji obrazów w trzechwymiarach. Zasada mikroskopii konfokalnej w porównaniu z klasyczną świetlną - szerokiego pola, opiera się nausunięciu, poprzez zastosowanie przesłon przy wejściu do detektora, światła, które wpadło do obiektywu spozapłaszczyzny ogniskowania. Usuwa się także wszelkie odbłyski nie pochodzące bezpośrednio z miejscaogniskowania. Podstawy obrazowania konfokalnego zostały opatentowane przez Marvina Minsky'ego w 1961.
![Page 28: Śladami nagrody Nobla. hemia i światło - Urząd …Śladami nagrody Nobla. hemia i światło -od reakcji fotochemicznych do diagnostyki medycznej Świetlik świętojański Liść](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040816/5e5ea56110056663732d7896/html5/thumbnails/28.jpg)
Zasada działania mikroskopu konfokalnego
- Promień lasera pada na lustro dichroiczne o selektywnym odbiciu fal świetlnych
- Wiązka przechodzi przez lustra skanujące, które dzięki minimalnym ruchom obrotowym mogą nią kierować
- Obiektyw skupia wiązkę w jednym punkcie, która wzbudza wyznakowany barwnikiem preparat co powoduje emisję dłuższej fali świetlnej
- Wiązka powraca tą samą drogą przez lustra skanujące i dichroiczne, po czym natrafia na przesłonę z niewielkim otworem
- Wreszcie wiązka dociera do detektora
![Page 29: Śladami nagrody Nobla. hemia i światło - Urząd …Śladami nagrody Nobla. hemia i światło -od reakcji fotochemicznych do diagnostyki medycznej Świetlik świętojański Liść](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040816/5e5ea56110056663732d7896/html5/thumbnails/29.jpg)
Wpływ czynników otoczenia.
Blaknięcie.
Fototoksyczność.
Nadal gorsza rozdzielczość niż w mikroskopie elektronowym.
Wysoka cena.
Zalety mikroskopii konfokalnej Wady mikroskopii konfokalnej:
Zastosowanie pinhola przed detektorem (na przykładkamerą CCD), odcina sygnał dochodzący spoza płaszczyznyogniskowania, co znacznie powiększa kontrast i jakośćuzyskanego obrazu – ostrość i barwność.
Możliwość rekonstrukcji obrazu 3D i 4D.
Pozwala na rejestrowanie obrazów cienkich warstwpreparatu, czyli przekrojów optycznych badanychobiektów. Z tego powodu jest on często stosowany dorejestracji serii przekrojów optycznych na różnychgłębokościach preparatu.
Eliminuje problem poświaty wynikającej z warstwpreparatu leżących poza płaszczyzną ostrości.
Oferuje lepszą rozdzielczość niż tradycyjna mikroskopiaoptyczna.
Możliwość wizualizacji żywych preparatów.
Mimo ogromnej przewagi nad zwykłymmikroskopem, dotychczas produkowane mikroskopykonfokalne podlegają, podobnie jak zwykłymikroskop, ograniczeniu rozdzielczości przestrzennej,wynikającemu z praw fizyki falowej, co nie pozwalana obrazowanie struktur mniejszych niż ok. 200 nm(tzw. limit Abbego). Jest to duży mankamentutrudniający lub uniemożliwiających prowadzenieszeregu badań w wielu dziedzinach naukbiomedycznych w tym w neurobiologii.
![Page 30: Śladami nagrody Nobla. hemia i światło - Urząd …Śladami nagrody Nobla. hemia i światło -od reakcji fotochemicznych do diagnostyki medycznej Świetlik świętojański Liść](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040816/5e5ea56110056663732d7896/html5/thumbnails/30.jpg)
Czy można jeszcze bardziej poprawić rozdzielczość w mikroskopie optycznym/fluorescencyjnym?
Mikroskopia 2-fotonowa
http://mcb.berkeley.edu/labs2/robey/content/2-photon-imaging
488 nm 900 nm(1 foton) (2 fotony)
Absorbcja jednego dwóch fotonówfotonu
Prawdopodobieństwo wzbudzenia fluoroforu przez dwafotony jest niskie i zależne od kwadratu natężenia wiązkiwzbudzającej. Jednak zapewnia to, że wzbudzenie nastąpitylko w punkcie ogniskowania wiązek.
![Page 31: Śladami nagrody Nobla. hemia i światło - Urząd …Śladami nagrody Nobla. hemia i światło -od reakcji fotochemicznych do diagnostyki medycznej Świetlik świętojański Liść](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040816/5e5ea56110056663732d7896/html5/thumbnails/31.jpg)
Wzbudzanie (2D) wiązka wygaszająca obserwowany obraz
A może jeszcze bardziej można poprawić rozdzielczość w mikroskopie fluorescencyjnym?
Fluorescencja
Wymuszona emisja
Za co Eric Betzig, Stefan W. Hell i William E. Moerner dostaliNagrodę Nobla?
![Page 32: Śladami nagrody Nobla. hemia i światło - Urząd …Śladami nagrody Nobla. hemia i światło -od reakcji fotochemicznych do diagnostyki medycznej Świetlik świętojański Liść](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040816/5e5ea56110056663732d7896/html5/thumbnails/32.jpg)
http://zeiss-campus.magnet.fsu.edu/articles/superresolution/introduction.html
Zasada działania super rozdzielczego mikroskopu STED
Soczewka skupiająca
Emisja dodetektora
Zwierciadładichromatyczne
Laser wzbudzający
Laser wygaszający
Obiektyw
Soczewka skupiająca
Soczewka skupiająca
Obraz klasyczny
Obraz STED
![Page 33: Śladami nagrody Nobla. hemia i światło - Urząd …Śladami nagrody Nobla. hemia i światło -od reakcji fotochemicznych do diagnostyki medycznej Świetlik świętojański Liść](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040816/5e5ea56110056663732d7896/html5/thumbnails/33.jpg)
![Page 34: Śladami nagrody Nobla. hemia i światło - Urząd …Śladami nagrody Nobla. hemia i światło -od reakcji fotochemicznych do diagnostyki medycznej Świetlik świętojański Liść](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040816/5e5ea56110056663732d7896/html5/thumbnails/34.jpg)
Podsumowanie
- Nagroda Nobla 2014 z chemii – za opracowanie wysokorozdzielczego mikroskopu fluorescencyjnego, tzw. nanoskopu
- Metody fluorescencyjne wykorzystywane są w diagnostyce nowotworowej – zarówno w metodach nieinwazyjnych
jak i mało inwazyjnych (metody endoskopowe) jak również w „klasycznej” chirurgii
- Metody fluorescencyjne umożliwiają obserwację procesów zachodzących w żywych komórkach
- Możliwe jest specyficzne oraz wczesne wykrywanie zmian nowotworowych
![Page 35: Śladami nagrody Nobla. hemia i światło - Urząd …Śladami nagrody Nobla. hemia i światło -od reakcji fotochemicznych do diagnostyki medycznej Świetlik świętojański Liść](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040816/5e5ea56110056663732d7896/html5/thumbnails/35.jpg)
Czas na
programu, czyli
Eksperymenty!