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Adaptador económico de la fluorescencia para los microscopios estéreos

Una entrevista con Charles Mazel, presidente de NIGHTSEA, conducto por Barbara adoptiva, The Microscopy & Imaging Place, Inc.

Antes de que consigamos comenzados - NIGHTSEA es un interesante nombra para una compañía del instrumento científico. ¿Donde hizo de que venga?

Mi fascinación con fluorescencia se presentó de buceo con escafandra en la noche. ¿Hace mucho tiempo me pregunté “que qué suceso si usted se zambulle en la noche con una luz ultravioleta? Cualquier cosa lo será fluorescente, y puede usted fotografiar?” Desarrollé eventual mi propio equipo para hacer esto y los resultados eran espectaculares, especialmente en los arrecifes de coral. Las observaciones resultantes no sólo llevaron a un interés duradero en fluorescencia, como herramienta útil y para su belleza inherente, cambiaron mi vida.

Continué ganar un doctorado en biología marina para intentar entender lo que veía. Eso llevó a una carrera en la investigación, y entonces a la invención y al espíritu emprendedor. Hacía originalmente el equipo para otros buceadores, el nombre NIGHTSEA, con el cual subí antes de que hubiera una compañía para sujetarlo a, era tan muy apropiado. La línea de productos entonces creció en usos por encima de la superficie del laboratorio para dirigir necesidades variadas de la observación de la fluorescencia.

El coral fotografió con la luz blanca (se fue) y ser fluorescente bajo luz ultravioleta (correcta)

¿Por qué es la fluorescencia útil?

No todo es fluorescente, pero cuando algo hace puede destacarse brillante contra su fondo, haciéndolo fácil ver. En el mundo natural esto hace fluorescencia una herramienta potente para encontrar temas del interés, como los pólipos corales, en industria, fluorescencia puede destacar los pequeños defectos o los contaminantes que pudieron de otra manera ser duros de encontrar. En ciencias forenses que la fluorescencia se puede utilizar para determinar pruebas del trazo, que localice los líquidos corporales, y más. Las ciencias de la vida utilizan las proteínas y los tintes fluorescentes extensivamente para destacar las estructuras y los procesos. De hecho, el Premio Nobel 2008 En química fue concedido para el descubrimiento, el revelado, y el uso de proteínas fluorescentes, especialmente para la microscopia.

Las ventajas de proteínas fluorescentes y de otros fluorophores crean una necesidad acompañante de la instrumentación de ver y de la imagen ellas. Los últimos 30 años han considerado una explosión de la instrumentación de la fluorescencia, del microscopio de fluorescencia original del widefield, a TIRF, TRASTE, los microscopios confocales y del dos-fotón, así como las técnicas de la estupendo-resolución.

Más recientemente, la fluorescencia se ha trasladado a microscopia estérea, aprovechándose de su aumento y tres-dimensionalidad más inferiores para ver objetos más grandes, más abultados como órganos, embriones, y pequeños animales. Está donde aquí nuestro productor estrella, el adaptador estéreo de la fluorescencia del microscopio del modelo SFA, ajustes hacia adentro. Baja la barrera para agregar fluorescencia a la habitación de las herramientas rutinarias del laboratorio.

¿Cuál ha sido la barrera a un uso más amplio de la fluorescencia en microscopia estérea?

Se ha costado un escollo importante. Los microscopios estéreos de la fluorescencia especialmente diseñada pueden costar fácilmente $20.000 y hacia arriba. Mientras que son herramientas maravillosas de la investigación son capacidad de destrucción superior al de las fuerzas enemigas para los trabajos básicos como la investigación y la clasificación de zebrafish fluorescentes, Drosophila (moscas del vinagre), embriones de la rana (Xenopus), elegans de la C., y semillas, así como para verificar que la coloración fluorescente es apropiada en una muestra antes de mover conectado a herramientas más de gama alta de la proyección de imagen como los microscopios confocales. Una analogía que hago es que es como usar un programa de tratamiento de textos de potente para escribir un mensaje de texto - usted puede utilizarlo, pero usted no lo necesita ciertamente.

El SFA es una solución del caballo de labranza que dirige una amplia gama de retos de la proyección de imagen de la fluorescencia en un precio económico. Está cambio el paradigma estéreo de la microscopia de la fluorescencia entera. Con respecto a un sistema de la investigación $20,000-30,000, un montaje completo para aumentar un microscopio estéreo existente con una combinación de la longitud de onda de la excitación/de la emisión está apenas bajo $1.100.

Porque es modular, usted puede agregar la mitad adicional de las combinaciones de la longitud de onda aproximadamente de eso. Hay millares de microscopios estéreos inusitados que se sientan en los armarios del laboratorio que recolectan el polvo. Nuestra aproximación lo hace práctico para equipar esos estéreos existentes del laboratorio con la fluorescencia, ciencia que se despliega, educación, análisis industrial de la falla. y más bajando la barrera del asiento para muchos utilizadores.

Hay una ventaja adicional: el precio económico también lo hace práctico para traer fluorescencia en la sala de clase. Sería costo-prohibitivo ofrecer los microscopios estéreos de la fluorescencia de gama alta múltiple en una sala de clase del laboratorio del estudiante, sin mencionar el desgaste que experimentarían de utilizadores inexperimentados. En comparación, SFAs robusto, fácil de usar puede aumentar 4, 6, o docena estéreos de la fluorescencia en la sala de clase, rápidamente, económicamente y con poco riesgo de daño.

¿Puede usted describir el sistema de SFA?        

La fluorescencia baja a la excitación y a la emisión. Usted necesita excitar el tema que es fluorescente y después verlo a través de un filtro de la barrera de la emisión que transmita la fluorescencia mientras que eficientemente ciega la luz reflejada de la excitación.  Para la excitación, hacemos que el LED de intensidad alta permutable enciende las culatas de cilindro que montan en el extremo de una base flexible de la lámpara del cuello de cisne. Ofrecemos actualmente cinco opciones de la longitud de onda de la excitación, más una culata de cilindro de la luz blanca. Para cada fuente de la excitación tenemos los filtros de la barrera y corazas de igualación del filtro que montan en el microscopio.

El filtro de la barrera se coloca en el camino óptico abajo de los objetivos, mientras que la coraza del filtro proyecta fuera a un ángulo 45°. Además de blindar al utilizador de la luz reflejada de la excitación la coraza es también un filtro de la barrera a través del cual la fluorescencia del tema se puede ver directamente. Es siempre un placer para mirar a un recién llegado a la fluorescencia ver un objeto en “luz blanca normal” entonces cambio para ver el mismo objeto a través de la coraza del filtro. Incluso antes de observar en el microscopio, se moverán a menudo hacia adelante y hacia atrás entre la visión normal y la visión a través del filtro, como si confirmar realmente que qué él está viendo es real.

El único pedazo del sistema de SFA que toca el microscopio es nuestro anillo del adaptador. Monta con los tornillos manuales donde una luz del anillo sujetaría ordinariamente. Esto lo hace casi universal, compatible con casi cada haga y modelo del microscopio estéreo de cualquier vintage. Hemos agregado los adaptadores alternativos para algunos de los afloramientos que el adaptador estándar no ajusta. También hemos dirigido soluciones de encargo caso por caso para los utilizadores con requisitos especiales.

El sistema es completo modular. Los attaches livianos de la culata de cilindro al cuello de cisne con un conector de la bayoneta. Los attaches del filtro de la barrera al adaptador cercan magnético. La coraza del filtro gira en lugar en el adaptador y se asegura con una torsión de un tornillo manual. Usted no necesita detectar todos los equipos de la longitud de onda al mismo tiempo - compre lo que usted necesita para conseguir que va y para agregar combinaciones adicionales de la longitud de onda en cualquier momento. ¿Necesite cambiar longitudes de onda? Apenas cambie la culata de cilindro/el filtro/la coraza livianos de la barrera combinada. Toma solamente una cuestión de segundos. Este vídeo, “cero a la fluorescencia en 40 segundos,” demuestra apenas cómo es fácil está realmente:

¿Usted desarrolló originalmente el sistema de SFA para dirigir un mercado específico?

Nunca me establezco para desarrollar un adaptador de fines generales de la fluorescencia. El sistema de prototipo que se convirtió en eventual los SFA se presentó fuera de un proyecto para desarrollar las herramientas fluorescencia-basadas para estudiar el reclutamiento coral, el proceso de los corales del bebé (diámetro de ~1mm) que establecían y que crecían en el arrecife. Su tamaño pequeño los hace esencialmente imposibles encontrar bajo condiciones naturales de la iluminación en superficies complejas del arrecife. Afortunadamente, la mayoría de los corales son fluorescentes y mucho del descanso del arrecife no es, así que usted puede aprovecharse de la potencia de la fluorescencia mientras que una herramienta de la búsqueda.

Los investigadores utilizan a menudo las tejas artificiales del acuerdo, esencialmente los lados ásperos de las tejas del cuarto de baño, como sustitutos para el arrecife natural. Colocan las tejas en las ubicaciones diferentes, las profundidades, y las orientaciones, después las cerco los meses más adelante y las examinan bajo un microscopio estéreo para localizar y para determinar corales. La parte de nuestro proyecto era determinar si la fluorescencia era superior a la técnica usual de la luz blanca.

La respuesta era una inequívoca “sí!” No era un reemplazo completo para la visión de la blanco-luz puesto que no todos los corales son fluorescentes fuertemente, pero ayudó definitivamente en encontrar más corales más rápidos, y encontrar muchos corales que se podrían faltar fácilmente bajo luz blanca. Pero éste era una de esas épocas en que la respuesta es ` sí, pero tan qué?' El valor de la fluorescencia estaba sin obstrucción, pero los microscopios estéreos de la fluorescencia eran demasiado costosos para la mayoría de los presupuestos marinos de la biología. También, no es ideal expidir un sistema costoso y delicado hacia adelante y hacia atrás a las islas tropicales alejadas.

Para contestar a estos retos, desarrollé un sistema de prototipo para montar el LED de intensidad alta e igualar el filtro de la barrera en un microscopio estéreo convencional. El sistema original ofreció apenas una combinación de la longitud de onda de la excitación/de la emisión: la luz azul con un filtro amarillo de la barrera de los longpass que replegó la solución nosotros se había convertido para explorar subacuático. Mientras que funcionó este adaptador del microscopio bien, el proyecto fue ningún más futuro en aquel momento.

Algunos años más tarde contacto por un investigador que necesitó clasificación un gran número de Drosophila GFP-transgénica. En aquel momento suministramos una linterna de la excitación de la fluorescencia y los cristales de filtro para trabajar temas más grandes, y él jurado-había aparejado éstos para trabajar con su microscopio. Él era realmente entusiasta sobre los resultados. Él presentó una caja tan que obligaba para la Drosophila que la comunidad necesitando una solución barata para clasificación ese yo creó una nueva versión del adaptador del microscopio y la llevó su conferencia anual de la investigación. Mientras que el nuevo adaptador recibió a una gran recepción, los investigadores nos informaron que necesitaron más de una combinación de la longitud de onda, así que la estaba de nuevo al tablero de dibujo.  ¡Volví el próximo año con un sistema modular de la dos-longitud de onda y el NIGHTSEA SFA estaba apagado y el ejecutarse!

¿Cómo el SFA compara a un microscopio de gama alta del estéreo de la fluorescencia? ¿Por qué debe alguien considerar conseguir el SFA en vez de un sistema especialmente diseñado?

El SFA no puede hacer todo que puede un sistema de gama alta. Si usted tiene temas muy pequeños, fluorescencia débil, o proyección de imagen muy de alta resolución de la necesidad usted puede necesitar realmente un sistema completo del nivel de la investigación. Sin embargo, porque muchas tareas que el SFA trabaja apenas muy bien. En general, si un tema es fácil de considerar en un sistema de gama alta hay una probabilidad muy buena que será fina con el SFA. Si usted está teniendo problema que ve la fluorescencia en un sistema costoso entonces el SFA es probable no la respuesta.

En sentido práctico, el métrico dominante es ` él consigue el trabajo hecho?' De acuerdo con la reacción de nuestros muchos utilizadores sabemos que el SFA es acertado para una amplia gama de usos. Es en algunos casos el único sistema de la fluorescencia que un utilizador tiene. En otros está tomando la presión de un sistema de gama alta para no implicarlo con tareas rutinarias como la clasificación. También, los investigadores están utilizando el sistema para poner la fluorescencia donde no lo tendrían ordinariamente - en su instalación de los zebrafish para revisar transgenics sin tener que recorrer a otro edificio; en su instalación del ratón para verificar la expresión y ayudarla en la disección de órganos fluorescentes; y mucho más.

Para los laboratorios que apenas no pueden permitirse un sistema especialmente diseñado, el SFA ofrece un primer paso importante en microscopia de fluorescencia estérea. Los nuevos lanzamientos de la facultad con los presupuestos limitados son un gran ejemplo. Y como se mencionó anteriormente, el SFA ahora lo hace asequible para incluir fluorescencia en laboratorios de enseñanza del estudiante.

¿El sistema se tiene un impacto?

El SFA está ayudando a gente hace su ciencia. Hice recientemente que un nuevo doctorado se acercara a mí en una conferencia y me informara que el sistema había sido crítico en conseguir su investigación de la tesis hecha. El equipo de NIGHTSEA se ha citado en la sección de los métodos de más de 180 papeles revisados par, y cuáles somos especialmente orgullosos somos que éstos aparecieron en más de 100 diversos gorrones, revistiendo un arsenal extenso de disciplinas. Ahora hay equipo de NIGHTSEA en más la investigación de 1300 y las instituciones educativas, hacia adentro sobre 50 países.

¿Qué usos hay más allá de la investigación?

Hemos mencionado ya el uso en laboratorios de enseñanza del estudiante. El sistema de SFA también se está utilizando para el outreach. Su portabilidad y facilidad de empleo lo hacen práctico para traer microscopia de fluorescencia adelante a las escuelas secundarias, exposiciones de ciencia, laboratorios de ciencia movibles, y similares.

¿Hay accesorios o aumentos disponibles para el sistema?

Hemos continuado aumentar al sistema basado en comentarios de clientes y peticiones. Por ejemplo, hemos desplegado nuestra línea de productos de las dos combinaciones originales de la excitación/de la emisión al seis actual. Creamos una manera para que los utilizadores aumenten intensidad funcionando con dos culatas de cilindro livianas simultáneamente, con un sistema de encargo del montaje que sujeta a nuestro anillo del adaptador. Entonces le tomamos una medida más lejos, agregando una caja de interruptor para hacerla fácil alternar entre dos diversas longitudes de onda de la excitación.

Debido a la facilidad de agregar el SFA a apenas sobre cualquier microscopio estéreo, clientes lo utilizaban con los microscopios que no estaban en un cuarto oscuro. Eso estaba a veces muy bien, pero en otras situaciones enciéndase de los dispositivos de arriba o las ventanas próximas redujeron el contraste de la visión, haciendo temas duros ver. En la reacción, inventamos una tienda de campaña nueva del ` de la oscuridad' para rodear el microscopio. Ofrece oscuridad cercano-completa sin sacrificar la capacidad de trabajar con los especímenes en el escenario de la muestra. Conjuntamente con nuestra batería que puede funcionar con el sistema por más de ocho horas que usted puede explorar literalmente el mundo de la fluorescencia dondequiera, en cualquier momento.

Tenemos más cosas en la tubería, basada todo en peticiones del cliente.

¿Dónde pueden los programas de lectura encontrar más información?

La paginación de SFA en el Web site de NIGHTSEA.

Sobre el Dr. Charles Mazel

Charles Mazel es el fundador y el presidente de NIGHTSEA. Antes de fundar NIGHTSEA y BlueLine NDT él era científico principal de la investigación en Physical Sciences Inc. donde él estuvo implicado en los proyectos de investigación diversos relacionados sobre todo con las propiedades ópticas subacuáticas, incluyendo el revelado de un espectrómetro subacuático buceador-operado novela de la fluorescencia/de la reflexión.

Historia del trabajo anterior de Charles la' incluye: trabajo hidrográfico y oceanográfico del océano profundo del levantamiento topográfico con Western Electric Corp.; campo e ingeniero del entrenamiento para los sonares de la exploración y los profilers laterales de la sub-parte inferior en Klein Associates Inc.; Ingeniero de la investigación en el MIT, manejando el laboratorio de la hidrodinámica; Director auxiliar del centro de Edgerton en el MIT, incluyendo la enseñanza del curso del laboratorio del proyecto del estroboscópico.

Charles Mazel tiene un soltero en la física de la universidad de Brandeis, capitanes en la ingeniería de océano del MIT, y un doctorado en biología de la universidad de Boston.

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