Microssonda de Radiometria Intratecidual para Medição de Radiância In Situ em Tecido Vivo

Amanda L. Holt; Yakir Luc Gagnon; Alison M. Sweeney

doi:10.3791/64595

É necessária uma assinatura do JoVE para visualizar este conteúdo. Faça login ou inicie seu teste gratuito.

Artigo de método

Microssonda de Radiometria Intratecidual para Medição de Radiância In Situ em Tecido Vivo

1.3K vistas

⸱

DOI:

10.3791/64595

⸱

2 de junho de 2023

Amanda L. Holt¹^,³ , Yakir Luc Gagnon²^,⁴ , Alison M. Sweeney¹^,³

¹Department of Physics, Yale University, ²Lund Vision Group, Department of Biology, Lund University, ³Department of Physics and Astronomy, University of Pennsylvania, ⁴Department of Biology, Duke University

Neste artigo

Resumo

Neste trabalho, um método para medir a radiância in situ em tecidos vivos é descrito. Este trabalho inclui detalhes da construção de sondas em microescala para diferentes medidas de radiância e irradiância, fornece orientação para a montagem de tecidos para a caracterização da radiância e delineia métodos computacionais para análise dos dados resultantes.

Resumo

Os organismos parecem opacos em grande parte porque suas camadas externas de tecido estão fortemente espalhadas para a luz incidente; Pigmentos fortemente absorventes, como o sangue, normalmente têm absorbâncias estreitas, de modo que o caminho livre médio da luz fora dos picos de absorbância pode ser bastante longo. Como as pessoas não conseguem ver através do tecido, geralmente imaginam que tecidos como cérebro, gordura e osso contêm pouca ou nenhuma luz. No entanto, proteínas opsina fotorresponsivas são expressas em muitos desses tecidos, e suas funções são pouco compreendidas. A radiância interna ao tecido também é importante para a compreensão da fotossíntese. Por exemplo, os moluscos gigantes são fortemente absorventes, mas mantêm uma densa população de algas nas profundezas do tecido. A propagação da luz através de sistemas como sedimentos e biofilmes pode ser complexa, e essas comunidades podem ser grandes contribuintes para a produtividade do ecossistema. Portanto, um método para a construção de microssondas ópticas para medir a irradiância escalar (fluxo de fótons cruzando um ponto) e a irradiância descendente (fluxo de fótons cruzando um plano perpendicularmente) para melhor entender esses fenômenos dentro do tecido vivo foi desenvolvido. Esta técnica também é tratável em laboratórios de campo. Essas microssondas são feitas de fibras ópticas puxadas pelo calor que são então fixadas em pipetas de vidro puxadas. Para alterar a aceitação angular da sonda, uma esfera de 10-100 μm de epóxi curável por UV misturada com dióxido de titânio é então fixada na extremidade de uma fibra puxada e aparada. A sonda é inserida em tecido vivo, e sua posição é controlada usando um micromanipulador. Essas sondas são capazes de medir a radiância do tecido in situ em resoluções espaciais de 10-100 μm ou na escala de células únicas. Essas sondas foram usadas para caracterizar a luz que atinge as células adiposas e cerebrais 4 mm abaixo da pele de um camundongo vivo e para caracterizar a luz que atinge profundidades semelhantes dentro do tecido vivo de moluscos gigantes ricos em algas.

Introdução

Surpreendentemente, animais terrestres e habitantes rasos do oceano têm luz suficiente dentro de seu corpo para fisiologia visual e até fotossíntese. Por exemplo, os níveis de luz no centro da cabeça de um rato (fora das bandas de forte absorvância da hemoglobina) são atenuados por três ou quatro ordens de magnitude em relação ao mundo exterior. Esta é aproximadamente a diferença entre os níveis de luz dentro e fora de casa. Assim, a opacidade de um tecido ou material devido à forte dispersão não é o mesmo que opacidade devido à forte absorção de luz. A luz pode continuar se propagando por longas distâncias em um sistema fortemente espalhador, semelhante à luz que se ....