Microscopia strutturata di illuminazione (SIM)

La microscopia strutturata dell'illuminazione (SIM) è uno strumento che eliminare la barriera di risoluzione della diffrazione per fornire le risoluzioni fino a 20nm.

Immagini strutturate di microscopia di illuminazione di una cella endoteliale bovina dellCredito di immagine: Micha Weber/Shutterstock

La risoluzione dei microscopi convenzionali è limitata dalla diffrazione di indicatore luminoso. Questa risoluzione è lateralmente 200 nanometro e 500 nanometro nella direzione assiale. Quindi, è difficile da prevedere tutto l'oggetto che si trova sotto l'intervallo di questa risoluzione.

La dimensione della maggior parte delle strutture dentro una cella è sotto questo limite, che fa luce a microscopia uno strumento inadeguato per prevedere le strutture sottocellulari.

Principi di SIM

La microscopia strutturata o il SIM dell'illuminazione è basata su microscopia del ampio-campo dove un reticolo di diffrazione mobile è collocato nel percorso del raggio laser. Poi, l'ordine zeresimo e le prime razze di ordine dal reticolo di diffrazione sono permessi cadere sul campione.

L'indicatore luminoso poi subisce l'interferenza (le onde leggere sovrappongono su a vicenda che piombo ad un indicatore luminoso di maggior o di poca lunghezza d'onda) a vicenda all'aereo del campione. Questo reticolo di indicatore luminoso creato tramite la sovrapposizione di indicatore luminoso sul campione è chiamato effetto di marezzatura del `'.

Parecchie tali immagini crude sono catturate cambiando l'angolo o l'orientamento di questo indicatore luminoso strutturato `'. Ciò è fatta mediante il cambiamento dell'angolo del reticolo di diffrazione mobile. Parecchie tali immagini catturate agli angoli differenti poi sono la post-rappresentazione ricostruita per generare un'immagine super-risolta. L'immagine ad alta frequenza estratta dai dati grezzi può avere la risoluzione quasi doppia dei microscopi limitati la diffrazione convenzionale.

Vantaggi del SIM

Risoluzione migliore

Il SIM fornisce un disgaggio due volte migliore di risoluzione. In SIM bidimensionale, la risoluzione nelle asce laterali è migliorata, mentre nel miglioramento laterale che assiale di SIM 3D, sia di risoluzione di manifestazione. La risoluzione in SIM è 100 e 250 nanometro nelle direzioni laterali ed assiali.

Tariffa veloce di rappresentazione

La tariffa della rappresentazione è molto velocemente per sia la rappresentazione la rappresentazione 3D che 4D. La quarta dimensione si riferisce al tempo, o alla rappresentazione al rallentatore. Questo fattore è molto cruciale per i campioni in tensione della rappresentazione in cui i trattamenti biologici possono avere bisogno di di essere catturato alle alte velocità.

I fluorophores convenzionali possono essere usati

Fluorophores che sono usati per microscopia convenzionale può essere utilizzato per la rappresentazione in SIM. Ciò è un vantaggio aggiunto poichè nessuna risorsa supplementare deve essere impiegata per la preparazione dei campioni. Ciò è differente da alcune delle altre tecniche di microscopia di super-risoluzione, dove i fluorophores specializzati devono essere generati.

Uso simultaneo dei fluorophores multipli

In SIM, tre fluorophores possono essere imaged simultaneamente. Ciò significa che tre strutture intracellulari possono essere tenute la carreggiata insieme facendo uso del SIM, mentre questa è limitata solitamente ad uno o due fluorophores nel caso di altri strumenti di super-risoluzione.

Rappresentazione in tensione

È possibile ai campioni in tensione di immagine ed ai trattamenti cellulari differenti della registrazione. Questa funzionalità non è disponibile in alcune delle tecniche di super-risoluzione, quale STED.

Svantaggi del SIM

Risoluzione diminuita confrontata ad altri strumenti di super-risoluzione

La risoluzione laterale raggiunta mediante altre tecniche di super-risoluzione, quali STORM/PALM e STED è quasi 20 nanometro che è superiore al SIM.

I artefatti della rappresentazione possono sorgere

La super-risoluzione è raggiunta non otticamente, ma con trattamento di immagine dopo la rappresentazione. Quindi, i artefatti hanno potuto essere generati durante la ricostruzione di immagine. Inoltre, gli errori nel grattare, la calibratura del sistema, il disadattamento dell'indice di rifrazione, o la qualità scadente del campione possono anche generare gli errori nell'immagine definitiva.

Sensibile ad indicatore luminoso sfuocato

È molto sensibile dall'indicatore luminoso del fuoco il segnale non è così che molto chiaro se il campione è popolato densamente con le molecole che sono imaged.

Tempi di lavorazione maggiori

Il SIM richiede un tempo di lavorazione a 1 - 30 secondi in cui la ricostruzione di immagine può applicarsi definitivo per generare l'immagine definitiva.

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Last Updated: Feb 26, 2019

Dr. Surat P

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Dr. Surat P

Dr. Surat graduated with a Ph.D. in Cell Biology and Mechanobiology from the Tata Institute of Fundamental Research (Mumbai, India) in 2016. Prior to her Ph.D., Surat studied for a Bachelor of Science (B.Sc.) degree in Zoology, during which she was the recipient of an Indian Academy of Sciences Summer Fellowship to study the proteins involved in AIDs. She produces feature articles on a wide range of topics, such as medical ethics, data manipulation, pseudoscience and superstition, education, and human evolution. She is passionate about science communication and writes articles covering all areas of the life sciences.  

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