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Convertitore economico di fluorescenza per i microscopi stereo

Un'intervista con Charles Mazel, Presidente di NIGHTSEA, condotto da Barbara adottiva, la Microscopy & Imaging Place, Inc.

Prima che cominciamo - NIGHTSEA è un interessante nomina per una società dello strumento scientifico. Dove ha fatto da cui venga?

Il mio fascino per la fluorescenza è risultato da immersione con bombole alla notte. Molto tempo fa mi sono chiesto “che che cosa accade se vi tuffate alla notte con una luce ultravioletta? Qualche cosa lo sarà flourescente e può voi fotografare?„ Finalmente ho sviluppato la mia propria strumentazione per fare questo ed i risultati erano spettacolari, particolarmente sulle barriere coralline. Le osservazioni risultanti non solo piombo ad un interesse rimanente nella fluorescenza, sia come strumento utile che per la sua bellezza inerente, hanno cambiato la mia vita.

Ho continuato ad utile un PhD in biologia marina per provare a capire che cosa stavo vedendo. Quello piombo ad una carriera nella ricerca e poi all'invenzione ed all'imprenditorialità. Originalmente stavo facendo la strumentazione per altri subaquei, così il nome NIGHTSEA, cui ho fornito prima che ci fosse una società per fissarla a, ero molto appropriato. La serie di prodotti poi si è sviluppata nelle applicazioni al disopra della superficie del laboratorio per rispondere ai bisogni vari dell'osservazione della fluorescenza.

Corallo fotografato con luce bianca (lasciata) ed essere flourescente nell'ambito di luce ultravioletta (destra)

Perché è la fluorescenza utile?

Non tutto è flourescente, ma quando qualcosa fa può stare brillantemente fuori contro il suo sfondo, rendente lo facile da vedere. Nel mondo naturale questo rende alla fluorescenza uno strumento potente per l'individuazione degli argomenti di interesse, come i polipi di corallo, nell'industria, la fluorescenza può evidenziare i piccoli difetti o gli agenti inquinanti che potrebbero altrimenti essere difficili da trovare. In scienze legali che la fluorescenza può essere usata per identificare la prova della traccia, che individui i liquidi corporei e più. Le scienze biologiche usano estesamente le proteine e le tinture fluorescenti per evidenziare le strutture ed i trattamenti. In effetti, il premio Nobel 2008 in chimica ha ricevuto per la scoperta, lo sviluppo e l'applicazione delle proteine fluorescenti, particolarmente per microscopia.

I vantaggi delle proteine fluorescenti e di altri fluorophores creano una necessità accompagnante per strumentazione di osservare e l'immagine loro. I 30 anni scorsi hanno veduto un'esplosione di strumentazione della fluorescenza, dal microscopio di fluorescenza originale del widefield, a TIRF, CERCHIO, microscopi del due-fotone e confocali come pure tecniche di super-risoluzione.

Più recentemente, la fluorescenza è entrato in microscopia stereo, approfittando del sui ingrandimento e tre-dimensionalità più bassi per osservare i più grandi, oggetti più ingombranti come gli organi, gli embrioni ed i piccoli animali. Ciò è dove il nostro prodotto di nave ammiraglia, il convertitore stereo della fluorescenza del microscopio del modello SFA, è andato d'accordo. Abbassa la barriera per aggiungere la fluorescenza alla serie degli strumenti sistematici del laboratorio.

Che cosa è stato la barriera ad più ampio uso della fluorescenza nella microscopia stereo?

Uno scoglio importante è stato costato. I microscopi stereo della fluorescenza su misura possono costare facilmente $20.000 e su. Mentre sono strumenti meravigliosi della ricerca sono capacità di distruggere più di quanto necessario per i processi di base come selezione e l'ordinamento degli zebrafish fluorescenti, drosofila (mosche di frutta), embrioni della rana (Xenopus), elegans del C. e semi come pure per il controllo che la macchiatura fluorescente è adeguata in un campione prima di passare verso gli strumenti più di qualità superiore della rappresentazione come i microscopi confocali. Un'analogia che faccio è che è come usando un programma di trattamento testi potente per redigere un messaggio di testo - potete usarlo, ma certamente non lo avete bisogno.

Lo SFA è una soluzione del cavallo di lavoro che indirizza una vasta gamma di sfide della rappresentazione della fluorescenza ad un prezzo economico. Sta spostando il paradigma stereo di microscopia dell'intera fluorescenza. Rispetto ad un sistema della ricerca $20,000-30,000, un'impostazione completa per migliorare un microscopio stereo attuale con una combinazione di lunghezza d'onda emissione/di eccitazione è appena sotto $1.100.

Poiché è modulare, potete aggiungere le combinazioni supplementari di lunghezza d'onda circa alla metà di quella. Ci sono migliaia di microscopi stereo inutilizzati che si siedono nei gabinetti del laboratorio che riuniscono la polvere. Il nostro approccio la rende pratica per equipaggiare quelle stereotipie attuali del laboratorio con la fluorescenza, la scienza espandentesi, la formazione, l'analisi industriale dell'errore. e più abbassando la barriera dell'entrata per molti utenti.

C'è un assegno complementare: il prezzo da pagare economico egualmente lo rende pratico per introdurre la fluorescenza nell'aula. Sarebbe costo-proibitivo fornire i microscopi stereo della fluorescenza di qualità superiore multipla in un'aula del laboratorio dello studente non laureato, per non menzionare lo usura-e-strappo che avrebbero sperimentato dagli utenti non addestrati. In confronto, SFAs robusto e di facile impiego può migliorare 4, 6, o dozzina stereotipie della fluorescenza nell'aula, rapidamente, economicamente e con poco rischio di danno.

Potete descrivere il sistema di SFA?        

La fluorescenza scende all'eccitazione ed all'emissione. Dovete eccitare l'oggetto stante flourescente e poi osservarlo tramite un filtro dalla barriera dell'emissione che trasmette la fluorescenza mentre efficientemente blocca l'indicatore luminoso riflesso di eccitazione.  Per l'eccitazione, facciamo il LED ad alta intensità intercambiabile accendere le teste che montano sull'estremità di una base flessibile della lampada del collo d'oca. Corrente offriamo cinque opzioni di lunghezza d'onda di eccitazione, più una testa della luce bianca. Per ogni sorgente di eccitazione abbiamo i filtri dalla barriera e carter di corrispondenza del filtrante che montano sul microscopio.

Il filtro dalla barriera è posizionato nel percorso ottico sotto gli obiettivi, mentre il carter del filtrante aggetta fuori ad un angolo 45°. Oltre a proteggere l'utente dall'indicatore luminoso riflesso di eccitazione il carter è egualmente un filtro dalla barriera tramite cui la fluorescenza dell'oggetto può essere osservata direttamente. È sempre una delizia per guardare un nuovo venuto alla fluorescenza osservare un oggetto “nella luce bianca„ normale poi si sposta per vedere lo stesso oggetto tramite il carter del filtrante. Anche prima dello sguardo nel microscopio, si muoveranno spesso avanti e indietro fra la visualizzazione normale e la visualizzazione tramite il filtro, come se realmente confermare che che cosa stanno vedendo è reale.

Il solo pezzo del sistema di SFA che tocca il microscopio è il nostro anello adattatore. Monta con le viti con testa zigrinata in cui un indicatore luminoso dell'anello ordinariamente fisserebbe. Ciò lo rende quasi universale, compatibile con il quasi ogni faccia e modello del microscopio stereo di tutta l'annata. Abbiamo aggiunto i convertitori alternativi per alcuni dei valori erratici che il convertitore standard non non misura. Egualmente abbiamo costruito le soluzioni personalizzate caso per caso per gli utenti con i requisiti speciali.

Il sistema è completamente modulare. I attaches leggeri della testa al collo d'oca con un connettore della baionetta. I attaches del filtro dalla barriera all'anello adattatore magneticamente. Il carter del filtrante impernia nel posto sul convertitore ed è garantito con una torsione di una vite con testa zigrinata. Non dovete acquistare tutti gli insiemi di lunghezza d'onda allo stesso tempo - compri di che cosa avete bisogno per ottenere andante ed aggiungere in qualunque momento le combinazioni supplementari di lunghezza d'onda. Debba cambiare le lunghezze d'onda? Cambi appena la testa/il filtro/carter leggeri dalla barriera combinato. Cattura soltanto un aspetto dei secondi. Questo video, “zero alla fluorescenza in 40 secondi,„ dimostra appena quanto facile realmente è:

Originalmente avete messo a punto il sistema di SFA per indirizzare un servizio specifico?

Non preciso mai per sviluppare un convertitore per tutti gli usi della fluorescenza. Il sistema di prototipo che finalmente si è trasformato in negli SFA ha stato il risultato di un progetto per sviluppare agli gli strumenti basati a fluorescenza per lo studio dell'assunzione di corallo, il trattamento dei coralli del bambino (diametro di ~1mm) che si sistemano e che crescono sulla scogliera. Il loro di piccola dimensione li rende essenzialmente impossibli trovare nei termini naturali dell'illuminazione sulle superfici complesse della scogliera. Fortunatamente, la maggior parte dei coralli sono fluorescenti e gran parte del resto della scogliera non è, in modo da potete approfittare della potenza della fluorescenza mentre uno strumento di ricerca.

I ricercatori utilizzano spesso le mattonelle artificiali di regolamento, essenzialmente i lati approssimativi delle mattonelle del bagno, come sostituti per la scogliera naturale. Collocano le mattonelle alle posizioni, alle profondità ed agli orientamenti differenti, quindi li raccolgono mesi più successivamente e li esaminano sotto un microscopio stereo per individuare ed identificare i coralli. La parte del nostro progetto era di determinare se la fluorescenza fosse superiore alla tecnica usuale della luce bianca.

La risposta era un inequivocabile “sì!„ Non era un sostituto completo per la visualizzazione della luce bianca poiché non tutti i coralli sono flourescenti forte, ma definitivamente ha aiutato nell'individuazione dei più coralli più veloci e nell'individuazione dei molti coralli che potrebbero essere mancati facilmente nell'ambito di luce bianca. Ma questo era uno di quei periodi in cui la risposta è ` sì, ma così che cosa?' Il valore della fluorescenza era chiaro, ma i microscopi stereo della fluorescenza erano troppo costosi per la maggior parte dei bilanci di biologia marina. Inoltre, non è ideale spedire avanti e indietro un sistema costoso e delicato alle isole tropicali remote.

Per rispondere a queste sfide, ho messo a punto un sistema del prototipo per il montaggio del LED ad alta intensità e l'accoppiamento del filtro dalla barriera su un microscopio stereo convenzionale. Il sistema originale ha offerto appena una combinazione di lunghezza d'onda emissione/di eccitazione: l'indicatore luminoso blu con un filtro giallo dalla barriera dei longpass che ha ripiegato la soluzione noi si era sviluppato per la ricerca subacquea. Mentre questo convertitore del microscopio ha funzionato bene, il progetto è andato no più avanti a quel tempo.

Alcuni anni più successivamente sono stato contattato da un ricercatore che ha dovuto ordinare tantissima drosofila GFP-transgenica. A quel tempo abbiamo fornito ad una torcia elettrica di eccitazione della fluorescenza ed agli occhiali filtranti per il lavoro gli oggetti più grandi e giuria-aveva attrezzato questi per lavorare con il suo microscopio. Era realmente entusiasta dei risultati. Ha presentato così cassa coercitiva per la drosofila che la comunità avendo bisogno di una soluzione economica per l'ordinamento quel io ha creato una nuova versione del convertitore del microscopio e la ha catturata alla loro conferenza annuale della ricerca. Mentre il nuovo convertitore ha ricevuto una grande ricezione, i ricercatori ci hanno detto che che la hanno avuta bisogno più di una combinazione di lunghezza d'onda, in modo da era di nuovo al tavolo da disegno.  Ho restituito l'anno prossimo con un sistema modulare di due-lunghezza d'onda e il NIGHTSEA SFA era disinserito e funzionare!

Come lo SFA confronta ad un microscopio di qualità superiore di stereotipia della fluorescenza? Perché dovrebbe qualcuno studiare la possibilità di ottenere lo SFA invece di un sistema su misura?

Lo SFA non può fare tutto che un sistema di qualità superiore possa. Se avete oggetti molto piccoli, la fluorescenza debole, o la rappresentazione molto ad alta definizione di bisogno potete realmente avere bisogno di un sistema completo del livello della ricerca. Tuttavia, dato che molte mansioni che lo SFA funziona appena benissimo. In generale, se un oggetto è facile da vedere su un sistema di qualità superiore c'è una probabilità molto buona che sarà fine con lo SFA. Se state avendo difficoltà che vedete la fluorescenza su un sistema costoso poi lo SFA è probabile non la risposta.

Nella praticità, il metrico chiave è ` ottiene il processo fatto?' Sulla base del feedback dai nostri molti utenti sappiamo che lo SFA riesce per una vasta gamma di applicazioni. È in alcuni casi il solo sistema che della fluorescenza un utente ha. In altri sta catturando la pressione fuori da un sistema di qualità superiore in moda da non legarlo con le mansioni sistematiche come ordinare. Inoltre, i ricercatori stanno usando il sistema per mettere la fluorescenza dove ordinariamente non lo avrebbero - nella loro funzione di zebrafish per la schermatura del transgenics senza dovere camminare ad un'altra edilizia; nella loro funzione del mouse per il controllo dell'espressione ed aiutare nella dissezione degli organi fluorescenti; e molto.

Per i laboratori che non possono permettersi appena un sistema su misura, lo SFA fornisce un primo punto importante in microscopia di fluorescenza stereo. Le nuove partenze della facoltà con i bilanci limitati sono un grande esempio. E come detto precedentemente, lo SFA ora lo rende accessibile per comprendere la fluorescenza nei laboratori d'istruzione dello studente non laureato.

Il sistema è avuto un impatto?

Lo SFA sta aiutando la gente fa la loro scienza. Recentemente ho fatto un nuovo dirmi PhD avvicinarmi ad una conferenza e che il sistema era stato critico nell'ottenere la sua ricerca di tesi effettuata. La strumentazione di NIGHTSEA è stata citata nella sezione di metodi di più di 180 documenti esaminati il pari e di cui siamo particolarmente fieri siamo che questi sono comparso in più di 100 pubblicazioni differenti, riguardanti una vasta schiera delle discipline. Ora c'è strumentazione di NIGHTSEA più di nella ricerca 1300 e negli istituti scolastici, dentro oltre 50 paesi.

Le che applicazioni sono ci oltre la ricerca?

Già abbiamo citato l'uso nei laboratori d'istruzione dello studente non laureato. Il sistema di SFA egualmente sta usando per l'esagerare. La sue trasferibilità e facilità d'uso lo rendono pratico per portare la microscopia di fluorescenza avanti alle scuole secondarie, le fiere della scienza, laboratori di scienza mobili, e simili.

Sono ci accessori o potenziamenti disponibili per il sistema?

Abbiamo continuato a migliorare al sistema basato su feedback dei clienti e sulle richieste. Per esempio, abbiamo ampliato la nostra serie di prodotti dalle due combinazioni originali emissione/di eccitazione al sei corrente. Abbiamo creato un modo affinchè gli utenti aumentiamo l'intensità eseguendo due teste leggere simultaneamente, con un sistema su ordinazione del montaggio che fissa al nostro anello adattatore. Poi gli abbiamo intrapreso un'azione più ulteriormente, aggiungendo un contenitore di opzione per renderlo facile alternare fra due lunghezze d'onda differenti di eccitazione.

A causa della facilità di aggiunta dello SFA a appena circa tutto il microscopio stereo, clienti stavano usandolo con i microscopi che non erano in una stanza scura. A volte quello era benissimo, ma in altre situazioni accenda dai dispositivi sopraelevati o le finestre vicine hanno diminuito il contrasto di visualizzazione, rendente gli oggetti duri vedere. Nella risposta, abbiamo inventato una tenda novella del ` di oscurità' per circondare il microscopio. Fornisce l'oscurità quasi-completa senza sacrificare la capacità di lavorare con gli esemplari sulla fase del campione. Congiuntamente al nostro terrapieno della batteria che può operare il sistema per più di otto ore che potete esplorare letteralmente il mondo della fluorescenza dovunque, in qualunque momento.

Abbiamo più cose nella conduttura, interamente basata sulle richieste del cliente.

Dove possono i lettori trovare più informazioni?

La pagina di SFA sul sito Web di NIGHTSEA.

Circa Dott. Charles Mazel

Charles Mazel è il fondatore ed il Presidente di NIGHTSEA. Prima del fondare NIGHTSEA e BlueLine NDT era un ricercatore principale alle scienze fisiche inc dove è stato coinvolgere nei diversi progetti di ricerca soprattutto relativi ai beni ottici subacquei, compreso lo sviluppo di uno spettrometro subacqueo riflessione/della fluorescenza operatore-di gestione romanzo.

La cronologia del lavoro più in anticipo di Charles' include: lavoro idrografico ed oceanografico dell'oceano profondo di indagine con Western Electric Corp.; campo ed ingegnere di addestramento per i sonar di scansione ed i profilatori laterali del sotto-fondo a Klein Associates Inc.; Ingegnere di ricerca al MIT, gestente il laboratorio di idrodinamica; Assistente regista del centro di Edgerton al MIT, compreso l'insegnamento del corso del laboratorio di progetto dello stroboscopio.

Charles Mazel ha un celibe nella fisica dalla Brandeis University, lastre nell'assistenza tecnica di oceano dal MIT e un PhD nella biologia dalla Boston University.

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