Canlı Dokuda Yerinde Işılığı Ölçmek için Bir Doku İçi Radyometri Mikroprobu

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

doi:10.3791/64595

Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.

Yöntem makalesi

Canlı Dokuda Yerinde Işılığı Ölçmek için Bir Doku İçi Radyometri Mikroprobu

1.3K görüntüleme

⸱

DOI:

10.3791/64595

⸱

2 Haziran 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

Bu makalede

Özet

Bu yazıda, canlı dokuda in situ ışımayı ölçmek için bir yöntem anlatılmaktadır. Bu çalışma, farklı parlaklık ve ışıma ölçümleri için mikro ölçekli probların yapımının ayrıntılarını içerir, ışımanın karakterizasyonu için doku montajı için rehberlik sağlar ve elde edilen verileri analiz etmek için hesaplama yöntemlerini ana hatlarıyla belirtir.

Özet

Organizmalar büyük ölçüde opak görünür, çünkü dış doku katmanları gelen ışığa güçlü bir şekilde saçılır; Kan gibi kuvvetle emici pigmentler tipik olarak dar absorbanslara sahiptir, öyle ki absorbans zirvelerinin dışındaki ışığın ortalama serbest yolu oldukça uzun olabilir. İnsanlar dokuların içini göremedikleri için, genellikle beyin, yağ ve kemik gibi dokuların çok az ışık içerdiğini veya hiç ışık içermediğini hayal ederler. Bununla birlikte, ışığa duyarlı opsin proteinleri bu dokuların çoğunda eksprese edilir ve işlevleri tam olarak anlaşılamamıştır. Fotosentezi anlamak için dokuya iç ışıma da önemlidir. Örneğin, dev istiridyeler güçlü bir şekilde emer, ancak dokunun derinliklerinde yoğun bir alg popülasyonunu korur. Tortular ve biyofilmler gibi sistemler aracılığıyla ışık yayılımı karmaşık olabilir ve bu topluluklar ekosistem verimliliğine büyük katkıda bulunabilir. Bu nedenle, canlı doku içindeki bu fenomenleri daha iyi anlamak için skaler ışımayı (bir noktayla kesişen foton akısı) ve aşağı inen ışımayı (bir düzlemi dik olarak geçen foton akısı) ölçmek için optik mikro-problar oluşturmak için bir yöntem geliştirilmiştir. Bu teknik saha laboratuvarlarında da uygulanabilir. Bu mikro problar, daha sonra çekilmiş cam pipetlere sabitlenen ısı ile çekilen optik fiberlerden yapılmıştır. Probun açısal kabulünü değiştirmek için, titanyum dioksit ile karıştırılmış 10-100 μm boyutunda bir UV kürlenebilir epoksi küresi daha sonra çekilmiş, kesilmiş bir elyafın sonuna sabitlenir. Prob canlı dokuya yerleştirilir ve konumu bir mikromanipülatör kullanılarak kontrol edilir. Bu problar, in situ doku parlaklığını 10-100 μm'lik uzamsal çözünürlüklerde veya tek hücre ölçeğinde ölçebilir. Bu problar, canlı bir farenin derisinin 4 mm altındaki yağ ve beyin hücrelerine ulaşan ışığı karakterize etmek ve canlı alg bakımından zengin dev istiridye dokusu içinde benzer derinliklere ulaşan ışığı karakterize etmek için kullanıldı.

Giriş

Şaşırtıcı bir şekilde, kara hayvanları ve sığ okyanus sakinleri vücutlarında görsel fizyoloji ve hatta fotosentez için yeterli ışığa sahiptir. Örneğin, bir farenin kafasının ortasındaki ışık seviyeleri (güçlü hemoglobin absorbans bantlarının dışında), dış dünyaya göre üç veya dört büyüklük sırası ile zayıflatılır. Bu, kabaca iç ve dış mekanlardaki ışık seviyeleri arasındaki farktır. Bu nedenle, güçlü saçılma nedeniyle bir dokunun veya malzemenin opaklığı, güçlü ışık emilimi nedeniyle opaklık ile aynı değildir. Işık, yüksek konsantrasyonlarda hücre ve parçacıklara sahip sucul sistemlerde yayılan ışığa benzer şekilde, güçlü bir ileri saçılma sisteminde uzun mesafelerde ....