Nowy wymiar mikroskopii-skanujący laserowy mikroskop konfokalny

• Authors: Jarosław Korczyński

Title variants

EN

New dimension in microscopy - laser scanning confocal microscope

• Languages of publication: PL EN

Abstracts

PL

Skanujące laserowe mikroskopy konfokalne sąnieocenionym narzędziem dla szerokiego zakresu badań w dziedzinie nauk biologicznych i medycznych. Mikroskopia konfokalna umożliwia tworzenie cienkich przekrojów optycznych preparatów,żywych lub utrwalonych, co pozwala na dokładniejszą obserwację struktury badanej próbki oraz tworzenie trójwymiarowych (3D) rekonstrukcji obrazu. Funkcja ta jest możliwa dzięki zastosowaniu przysłony konfokalnej, która przepuszcza do detektora jedynie światło pochodzące z płaszczyzny ogniskowej obiektywu, a więc z warstwy, w której powstaje obraz o najlepszych parametrach optycznych. Nowoczesne systemy konfokalne używają laserów, będących punktowymi źródłami światła, do wzbudzania barwników fluorescencyjnych obecnych w preparacie, oraz punktowych detektorów do analizy wyemitowanej fluorescencji. Ciągłe polepszanie budowy mikroskopów konfokalnych pozwala osiągać: coraz lepszą rozdzielczość tworzonych obrazów (rozdzielczość poniżej 35 nm w osi XY), coraz większą czułość w detekcji światła (wykrywanie nawet pojedynczych fotonów) oraz coraz szybsze tworzenie obrazów badanych próbek (skanowanie z prędkością do kilkudziesięciu przekrojów optycznych na sekundę). Dzięki tym udoskonaleniom skanujące laserowe mikroskopy konfokalne zyskały olbrzymią popularność w środowisku badaczy.

EN

Laser scanning confocal microscope is an invaluable tool for a wide range of research in the field of biological and medical sciences. Confocal microscopy allows to create a thin, optical cross-sections of live or fixed specimens. This characteristic allows for a more precise observation of the structure on the examined sample as well as creation of three-dimensional (3D) image reconstruction. This is possible thanks to the confocal aperture (the pinhole), which passes to the detector only light which comes from the focal plane, so from the layer which has the best optical performance. Modern confocal systems use lasers, which are point-light sources, to excite fluorescent dyes present in the specimen, and point detectors for analysis of the emitted fluorescence. Continuous improvement of confocal microscopes allows to achieve: better resolution of generated images (resolution below 35 nm in the XY axis), greater sensitivity of light detectors (even detection of single photons) and increasingly rapid visualization of samples (scanning speed up to tens images per second). With these enhancements, laser scanning confocal microscopy has gained tremendous popularity in the research community.

• Journal: Kosmos
• Year: 2013
• Volume: 62
• Issue: 2
• Pages: 149-160

Dates

published

2013

Contributors

author

Jarosław Korczyński

• Pracownia Mikroskopii Konfokalnej Instytut Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN Pasteura 3, 02-093 Warszawa, Polska

References

• Art J., 2006. Photon detectors for confocal microscopy. [W:] Handbook of biological confocal microscopy. Pawley J. B. (red.). Springer Science+Business Media, Nowy Jork, 251-264.
• Brakenhoff G. J., Blom P., Barends P., 1979. Confocal scanning light microscopy with high aperture immersion lenses. J. Microsc. 117, 219-232.
• Claxton N. S., Fellers T. J., Davidson M.W., 2005. Laser scanning confocal microscopy. http://www.olympusfluoview.com/theory/LSCMIntro.pdf.
• Denk W., Piston D. W., Webb W. W., 2006. Multi-photon molecular excitation in laser-scanning microscopy. [W:] Handbook of biological confocal microscopy. Pawley J. B. (red.). Springer Science+Business Media, Nowy Jork, 535-549.
• Denk W., Svoboda K., 1997. Photon upmanship: why multiphoton imaging is more than a gimmick. Neuron, 18, 351-357.
• Diaspro A., Sheppard C., 2002. Two-photon microscopy: basic principles and architectures. [W:] Confocal and two-photon microscopy foundations, applications and advances. Diaspro A. (red.). Wiley-Liss, Inc. Nowy Jork, 39-73.
• Diaspro A., Bianchini P., Vicidomini G., Faretta M., Ramoino P., Usai C., 2006. Multi-photon excitation microscopy. Biomed Eng Online 5, 36-49.
• Diaspro A., Faretta M., Sapuppo P., 2008. Confocal microscopy. Leica Microsystems CMS GmbH, Mannheim.
• Holik M., Kraus V., Granja C., Jakubek J., Georgiev V., Hromadka M., Skala J., Kubik M., 2011. Influence of electromagnetic interference on the analog part of hybrid Pixel detectors. J Instrum. 6, C12028; doi:10.1088/1748-0221/6/12/C12028.
• Korczyński J., Włodarczyk J., 2009. Fluorescence lifetime imaging microscopy (FLIM) in biological and medical research. Postepy Biochem. 55, 434-440.
• Leung B. O., Chou K. C., 2011. Review of super-resolution fluorescence microscopy for biology. Appl. Spectrosc. 65, 967-980.
• Minsky M., 1988. Memoir on inventing the confocal microscope. Scanning 10, 128-138.
• Mirzoyan R., Laatiaoui M., Teshima M., 2006. Very high quantum efficiency PMTs with bialkali photo-cathode. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. 567, 230-232.
• Morioka T., Mori K., Saruwatari M., 1993. More than 100-wavelength-channel picosecton optical pulse generation from singel laser source using supercontinuum in optical fibers. Electron. Lett. 29, 862-864.
• Pawley J. B., 2006. Handbook of biological confocal microscopy. Springer Science+Business Media, Nowy Jork.
• Rietdorf J., Stelzer E. H. K., 2006. Special optical elements. [W:] Handbook of biological confocal microscopy. Pawley J. B. (red.). Springer Science+Business Media, Nowy Jork, 43-58.
• Semwogerere D., Weeks E., 2008. Confocal microscopy. [W:] Encyclopedia of biomaterials and biomedical engineering. Wnek G. E., Bowlin G. L. (red.). Informa Healthcare Inc., Nowy Jork, 705-715.
• Shimomura O., Johnson F., Saiga Y., 1962. Extraction, purification and properties of aequorin, a bioluminescent protein from the luminous hydromedusan, Aequorea. J. Cell Comp. Physiol 59, 223-239.
• So P. T. C., Kim H., 1998. Two-photon deep tissue ex vivo imaging of mouse dermal and subcutaneous structures. Opt. Express 3, 339-350.
• Stern G. A., Cole D. C., 2009. High quantum efficiency, back-illuminated, crystallographically etched, silicon-on-sapphire avalanche photodiode with very wide dynamic range, for manufacturable high resolution imaging arrays. [W:] Sensors, cameras, and systems for industrial/scientific applications X. Bodegom E., Nguyen V. (red.). SPIE-IS&T, San Jose.
• Suyama M., Lares M., 2008. Photomultipliers: Hybrid detector combines PMT and semiconductor-diode technologies. Laser Focus World 44.
• Vicidomini G., Schönle A., Ta H., Han K. Y., Moneron G., Eggeling C., Hell S. W., 2013. STED nanoscopy with time-gated detection: theoretical and experimental aspects. PLoS One 8, e54421; doi: 10.1371/journal.pone.0054421.
• Ziętek B., 2008. Lasery. Wydawnictwo Naukowe Uniwersytetu Mikołaja Kopernika, Toruń.