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Adaptateur économique de fluorescence pour les microscopes stéréo

Une entrevue avec Charles Mazel, président de NIGHTSEA, conduit par Barbara adoptive, The Microscopy & Imaging Place, Inc.

Avant que nous obtenions commencés - NIGHTSEA est un intéressant nomme pour une compagnie d'instrument scientifique. Où a fait dont venez ?

Ma fascination avec la fluorescence a résulté de la plongée à l'air la nuit. Il y a longtemps je me suis demandé « que ce qui se produit si vous plongez la nuit avec un rayonnement ultraviolet ? Quelque chose le produira par fluorescence, et peut vous photographier ? » J'ai éventuellement développé mon propre matériel pour faire ceci et les résultats étaient spectaculaires, particulièrement sur les récifs coraliens. Les observations donnantes droit ont non seulement mené à un intérêt demeurant pour la fluorescence, comme outil utile et pour sa beauté inhérente, elles ont changé ma durée.

J'ai continué pour gagner un PhD dans la biologie marine pour essayer de comprendre ce que je voyais. Cela a mené à une carrière dans la recherche, et puis à l'invention et à l'esprit d'entreprise. J'effectuais initialement le matériel pour d'autres plongeurs autonomes, ainsi le nom NIGHTSEA, lequel j'ai proposé avant qu'il ait y eu une compagnie pour le fixer à, étais très approprié. La ligne de produits s'est alors développée dans des applications en surface de laboratoire pour satisfaire les besoins divers de l'observation de fluorescence.

Le corail a photographié avec la lumière blanche (est parti) et briller par fluorescence sous le rayonnement ultraviolet (droit)

Pourquoi la fluorescence est-elle utile ?

Pas tout brille par fluorescence, mais quand quelque chose fait il peut rester à l'extérieur brillamment sur son fond, la rendant facile à voir. Dans le monde naturel ceci effectue à fluorescence un puissant outil pour trouver des sujets d'intérêt, comme les polypes de corail, dans l'industrie, fluorescence peut mettre en valeur les petites défectuosités ou les contaminants il pourrait autrement être difficiles de trouver que. En sciences légales que la fluorescence peut être employée pour recenser la preuve de trace, localise les fluides corporels, et plus. Les sciences de la vie emploient les protéines fluorescentes et les teintures considérable pour mettre en valeur des structures et des procédés. En fait, le prix 2008 Nobel en chimie a été attribué pour la découverte, le développement, et l'application des protéines fluorescentes, particulièrement pour la microscopie.

Les avantages des protéines fluorescentes et d'autres fluorophores produisent un besoin de accompagnement de l'instrumentation de voir et de l'image elles. Les 30 dernières années ont vu une décomposition de l'instrumentation de fluorescence, du microscope de fluorescence originel de widefield, à TIRF, FRETTE, microscopes confocaux et de deux-photon, ainsi que techniques de superbe-définition.

Plus récent, la fluorescence est entrée dans la microscopie stéréo, tirant profit de son agrandissement et trois-dimensionnalité inférieurs pour voir de plus grands, plus encombrants objectifs comme des organes, des embryons, et de petits animaux. C'est où notre produit phare, l'adaptateur stéréo de fluorescence de microscope du modèle SFA, ajustements dedans. Il abaisse le barrage pour ajouter la fluorescence à la suite des outils courants de laboratoire.

Quel a été le barrage à une utilisation plus large de la fluorescence dans la microscopie stéréo ?

Un obstacle important a été coût. Les microscopes stéréo de fluorescence spécifique peuvent facilement coûter $20.000 et. Tandis qu'ils sont les outils de recherches merveilleux ils sont surpuissants pour des travaux ordinaires comme l'examen critique et trier les zebrafish fluorescents, la drosophile (mouches à fruit), les embryons de grenouille (Xenopus), les elegans de C., et les graines, ainsi que pour vérifier que la souillure fluorescente est correcte dans un échantillon avant de passer à des outils plus à extrémité élevé de représentation comme les microscopes confocaux. Une analogie que j'effectue est qu'elle est comme employer un programme de traitement de texte puissant pour écrire un message texte - vous pouvez l'employer, mais vous certainement n'avez pas besoin de lui.

Le SFA est une solution de cheval de labour qui relève un large éventail de défis de représentation de fluorescence à un prix économique. Il change de vitesse le paradigme stéréo de microscopie de fluorescence entière. Par rapport à un système des recherches $20,000-30,000, une installation complète pour améliorer un microscope stéréo existant avec une combinaison de longueur d'onde d'excitation/émission est juste au-dessous de $1.100.

Puisqu'elle est modulaire, vous pouvez ajouter la moitié complémentaire de combinaisons de longueur d'onde à environ de cela. Il y a des milliers de microscopes stéréo inutilisés se reposant dans des cabinets de laboratoire recueillant la poussière. Notre approche la rend pratique pour équiper ces stéréos existants de laboratoire avec la fluorescence, la science en expansion, éducation, analyse industrielle d'échec. et plus en abaissant le barrage de l'entrée pour beaucoup d'usagers.

Il y a une allocation complémentaire : le prix à payer économique le rend également pratique pour introduire la fluorescence dans la classe. Il serait coût-prohibitif pour fournir les microscopes stéréo de fluorescence à extrémité élevé multiple dans une classe de laboratoire d'étudiant préparant une licence, sans compter l'usure qu'ils remarqueraient des usagers sans formation. En comparaison, SFAs robuste et facile à utiliser peut améliorer 4, 6, ou douzaine stéréos de fluorescence dans la classe, rapidement, économiquement et avec peu de risque des dégâts.

Pouvez-vous décrire le système de SFA ?        

La fluorescence descend à l'excitation et à l'émission. Vous devez exciter le sujet brillant par fluorescence et puis le voir par un filtre de barrage d'émission qui transmet la fluorescence tout en efficacement bloquant la lumière réfléchie d'excitation.  Pour l'excitation, nous effectuons les têtes de forte intensité interchangeables d'éclairage LED qui montent sur l'extrémité d'une base flexible de voyant de col de cygne. Nous offrons actuel cinq options de longueur d'onde d'excitation, plus une tête de la lumière blanche. Pour chaque source d'excitation nous avons des filtres de barrage et des écrans protecteurs assortis de filtre qui montent sur le microscope.

Le filtre de barrage est positionné dans le circuit optique en dessous des objectifs, alors que l'écran protecteur de filtre projette à l'extérieur à une cornière 45°. En plus de protéger l'usager de la lumière réfléchie d'excitation l'écran protecteur est également un filtre de barrage par lequel la fluorescence du sujet peut être vue directement. C'est toujours un plaisir pour observer un nouveau venu à la fluorescence voir un objectif dans « la lumière blanche » normale changent de vitesse alors pour voir le même objectif par l'écran protecteur de filtre. Même avant l'examen dans le microscope, ils déménageront souvent dans les deux sens entre l'affichage standard et la vue par le filtre, comme si pour confirmer réellement que ce qu'elles voient est réel.

La seule pièce du système de SFA qui touche le microscope est notre sonnerie d'adaptateur. Elle monte avec des vis moletées où une lumière de sonnerie fixerait normalement. Ceci la rend presque universelle, compatible avec presque chaque marque et modèle de microscope stéréo de n'importe quel cru. Nous avons ajouté les adaptateurs alternatifs pour certains des massifs détachés que l'adaptateur normal n'adapte pas. Nous avons également conçu des solutions personnalisées au cas par cas pour des usagers avec des conditions spéciales.

Le système est entièrement modulaire. Les attaches légers de tête au col de cygne avec un connecteur de baïonnette. Les attaches de filtre de barrage à l'adaptateur sonnent par magnétisme. L'écran protecteur de filtre pivote dans la place sur l'adaptateur et est fixé avec une torsion d'une vis moletée. Vous n'avez pas besoin d'acquérir tous les jeux de longueur d'onde en même temps - achetez de ce que vous avez besoin pour obtenir allant et pour ajouter des combinaisons complémentaires de longueur d'onde à tout moment. Devez changer des longueurs d'onde ? Changez juste le combo léger de tête/de filtre/écran protecteur de barrage. Il prend seulement une question des secondes. Ce vidéo, « zéro à la fluorescence en 40 secondes, » explique juste combien facile il est réellement :

Avez-vous initialement développé le système de SFA pour adresser un marché spécifique ?

Je ne me mets jamais à développer un adaptateur polyvalent de fluorescence. Le système de prototype qui est éventuellement devenu les SFA a provenu d'un projet pour développer les outils basés sur fluorescence pour étudier le recrutement de corail, le procédé des coraux de bébé (diamètre de ~1mm) arrangeant et s'élevant sur le récif. Leur petite taille les rend essentiellement impossibles à trouver dans des conditions naturelles d'illumination sur les surfaces complexes de récif. Heureusement, la plupart des coraux sont fluorescents et une grande partie du reste du récif n'est pas, ainsi vous pouvez tirer profit du pouvoir de la fluorescence pendant qu'un outil de recherche.

Les chercheurs utilisent souvent les tuiles artificielles de règlement, essentiellement les côtés approximatifs des tuiles de salle de bains, comme substituts pour le récif naturel. Ils mettent les tuiles au différents emplacement, profondeurs, et orientations, puis les rassemblent des mois plus tard et les examinent sous un microscope stéréo pour localiser et recenser des coraux. Une partie de notre projet était de déterminer si la fluorescence était supérieure à la technique habituelle de la lumière blanche.

La réponse était une claire « oui ! » Ce n'était pas un substitut complet pour le visionnement de la blanc-lumière puisque pas tous les coraux brillent par fluorescence fortement, mais il a réellement aidé en trouvant plus de coraux plus rapides, et en trouvant beaucoup de coraux qui pourraient facilement être manqués sous la lumière blanche. Mais c'était l'une de périodes où la réponse est ` oui, mais ainsi ce qui ?' La valeur de la fluorescence était claire, mais les microscopes stéréo de fluorescence étaient trop chers pour la plupart des budgets marins de biologie. En outre, il n'est pas idéal d'expédier un système cher et fragile dans les deux sens aux îles tropicales distantes.

Pour répondre à ces défis, j'ai développé un système de prototype pour monter les LED de forte intensité et apparier le filtre de barrage sur un microscope stéréo conventionnel. Le système originel a offert juste une combinaison de longueur d'onde d'excitation/émission : la lumière bleue avec un filtre jaune de barrage de longpass qui a reproduit la solution nous s'était développée pour la recherche sous-marine. Tandis que cet adaptateur de microscope fonctionnait bien, le projet est allé aucun plus loin à ce moment-là.

Quelques ans après j'ai été contacté par un chercheur qui a dû trier un grand nombre de drosophile GFP-transgénique. À ce moment-là nous avons fourni une lampe-torche d'excitation de fluorescence et des glaces de filtre pour fonctionner de plus grands sujets, et il jury-avait calé ces derniers pour travailler avec son microscope. Il était réellement enthousiaste au sujet des résultats. Il a présenté une caisse si irrésistible pour la drosophile que la communauté ayant besoin d'une solution peu coûteuse pour trier ce j'a produit une version neuve de l'adaptateur de microscope et l'a prise à leur conférence annuelle de recherches. Tandis que l'adaptateur neuf recevait une réception grande, les chercheurs nous ont dit que qu'ils ont eu besoin de plus d'une combinaison de longueur d'onde, ainsi de elle était de nouveau à la planche à dessin.  J'ai renvoyé l'année prochaine avec un système modulaire de deux-longueur d'onde et le NIGHTSEA SFA était éteint et utilisation !

Comment le SFA compare-t-il à un microscope à extrémité élevé de stéréo de fluorescence ? Pourquoi est-ce que quelqu'un devrait envisager d'obtenir le SFA au lieu d'un système spécifique ?

Le SFA ne peut pas faire tout qu'un système à extrémité élevé peut. Si vous avez les sujets très petits, faible fluorescence, ou représentation très à haute résolution du besoin vous pouvez réellement avoir besoin d'un plein système de niveau de recherches. Cependant, parce que beaucoup de tâches que les travaux de SFA affinent juste. En général, s'il est facile voir un sujet sur un système à extrémité élevé il y a une probabilité très bonne que cela sera parfait avec le SFA. Si vous avez la panne voyant la fluorescence sur un système cher puis le SFA est susceptible pas la réponse.

Dans le caractère pratique, le métrique principal est ` il obtient la fonction réalisée ?' Basé sur le contrôle par retour de l'information de nos beaucoup d'usagers nous savons que le SFA est couronné de succès pour un large éventail d'applications. Dans certains cas c'est le seul système de fluorescence qu'un usager a. Dans d'autres il prend la pression hors d'un système à extrémité élevé de sorte qu'il ne soit pas attaché avec des tâches courantes comme trier. En outre, les chercheurs emploient le système pour mettre la fluorescence où ils ne l'auraient normalement pas - dans leur dextérité de zebrafish pour examiner le transgénique sans devoir marcher à une autre construction ; dans leur dextérité de souris pour vérifier l'expression et la faciliter la dissection des organes fluorescents ; et beaucoup plus.

Pour les laboratoires qui juste ne peuvent pas avoir les moyens un système spécifique, le SFA fournit une première étape importante dans la microscopie à fluorescence stéréo. Les mises en train neuves de corps enseignant avec les budgets limités sont un exemple grand. Et comme mentionné ci-dessus, le SFA le rend maintenant abordable pour comprendre la fluorescence dans les laboratoires de enseignement d'étudiant préparant une licence.

Le système est-il eu un choc ?

Le SFA aide des gens fait leur science. J'ai récent fait m'indiquer un PhD neuf m'approcher à une conférence et que le système avait été critique en obtenant sa recherche de thèse faite. Le matériel de NIGHTSEA a été cité dans la partie de méthodes de plus de 180 papiers observés par pairs, et de ce que nous sommes particulièrement fiers est que ceux-ci sont apparus en plus de 100 tourillons différents, couvrant un tableau immense de disciplines. Il y a maintenant de matériel de NIGHTSEA dans plus de 1300 recherche et établissements d'enseignement, dans plus de 50 pays.

Quelles applications y a-t-il au delà de la recherche ?

Nous avons déjà mentionné l'utilisation dans les laboratoires de enseignement d'étudiant préparant une licence. Le système de SFA également est employé pour l'outreach. Sa portabilité et simplicité d'utilisation le rendent pratique pour porter la microscopie à fluorescence le long aux collèges, foires scientifiques, laboratoires de science mobiles, et semblable.

Y a-t-il des accessoires ou des améliorations procurables pour le système ?

Nous avons prolongé à améliorer au système basé sur le feedback de la clientèle et les demandes. Par exemple, nous avons augmenté notre ligne de produits des deux combinaisons originelles d'excitation/émission au six actuel. Nous avons produit une voie pour que les usagers augmentent l'intensité en faisant fonctionner deux têtes légères simultanément, avec un système fait sur commande de support qui fixe à notre sonnerie d'adaptateur. Nous alors lui avons pris une mesure davantage, ajoutant un cadre de contact pour le rendre facile à alterner entre deux longueurs d'onde différentes d'excitation.

À cause de la facilité d'ajouter le SFA à juste au sujet de n'importe quel microscope stéréo, propriétaires l'employaient avec les microscopes qui n'étaient pas dans une chambre noire. Parfois c'était parfait, mais dans d'autres situations allumez des dispositifs rétrovisuels ou des hublots avoisinants réduits le contraste de visionnement, rendant des sujets durs pour voir. Dans la réaction, nous avons inventé une tente nouvelle de ` de densité' pour entourer le microscope. Il fournit la densité proche-complète sans sacrifier la capacité de fonctionner avec des spécimens sur l'étape témoin. En combination avec notre pack batterie qui peut exploiter le système pendant plus de huit heures où vous pouvez littéralement explorer le monde de la fluorescence n'importe où, à tout moment.

Nous avons plus de choses dans le pipeline, tout basé sur des requêtes du client.

Où peuvent les lecteurs trouver plus d'informations ?

La page de SFA sur le site Web de NIGHTSEA.

Au sujet de M. Charles Mazel

Charles Mazel est le fondateur et le président de NIGHTSEA. Avant de fonder NIGHTSEA et BlueLine NDT il était un scientifique principal de recherches chez Physical Sciences Inc. où il était impliqué dans de divers projets de recherche principalement liés aux propriétés optiques sous-marines, y compris le développement d'un spectromètre sous-marin de fluorescence plongeur-fait fonctionner par roman/réflectivité.

L'histoire de premiers travaux de Charles' comprend : travail hydrographique et océanographique d'océan profond d'étude avec Western Electric Corp. ; inducteur et technicien de formation pour les sonars d'échographie et les profileurs latéraux de sous-bas chez Klein Associates Inc. ; Technicien de recherches au MIT, manageant le laboratoire d'hydrodynamique ; Directeur adjoint du centre d'Edgerton au MIT, y compris enseigner le cours de laboratoire de projet de signal d'échantillonnage.

Charles Mazel a un célibataire dans la physique de l'université de Brandeis, des maîtres dans le bureau d'études d'océan du MIT, et un PhD dans la biologie de l'université de Boston.

Citations

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