Microscopes à fluorescence et à fond clair à bas prix : 9 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

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La microscopie à fluorescence est une modalité d'imagerie utilisée pour visualiser des structures spécifiques dans des échantillons biologiques et autres échantillons physiques. Les objets d'intérêt dans l'échantillon (par exemple, les neurones, les vaisseaux sanguins, les mitochondries, etc.) sont visualisés car les composés fluorescents ne se fixent qu'à ces structures spécifiques. Certaines des plus belles images de microscopie sont collectées avec des microscopes à fluorescence; consultez ces images présentées sur la page Web Nikon MicroscopyU pour voir quelques exemples. La microscopie à fluorescence est utile pour de nombreuses études de biologie qui se concentrent sur une structure ou un type de cellule spécifique. Par exemple, de nombreuses études de recherche sur les neurones dans le cerveau dépendent de l'utilisation de modalités de microscopie à fluorescence qui imagent spécifiquement les neurones.

Dans ce instructable, je vais passer en revue les principes de base de la microscopie à fluorescence et comment construire trois différents microscopes à fluorescence à faible coût. Ces systèmes coûtent généralement des milliers de dollars, mais des efforts récents ont été déployés pour les rendre plus facilement accessibles. Les conceptions que je présente ici utilisent un téléphone intelligent, un reflex numérique et un microscope USB. Tous ces modèles fonctionnent également comme des microscopes à fond clair. Commençons!

Étape 1: Présentation de la microscopie à fluorescence

Pour comprendre l'idée de base de la microscopie à fluorescence, imaginez une forêt épaisse la nuit remplie d'arbres, d'animaux, de buissons et de tout le reste vivant dans une forêt. Si vous braquez une lampe de poche dans la forêt, vous voyez toutes ces structures et il peut être difficile de visualiser un animal ou une plante en particulier. Disons que vous vouliez seulement voir des myrtilles dans la forêt. Pour ce faire, vous entraînez les lucioles à être attirées uniquement par les bleuets, de sorte que seuls les bleuets s'allument lorsque vous regardez dans la forêt. Vous pourriez dire que vous avez étiqueté les myrtilles avec les lucioles afin de ne visualiser que les structures de myrtilles dans la forêt.

Dans cet analogue, la forêt représente l'ensemble de l'échantillon, les myrtilles représentent la structure que vous souhaitez visualiser (par exemple, une cellule ou un organite subcellulaire spécifique), et les lucioles sont le composé fluorescent. Le cas dans lequel vous faites briller la lampe de poche seule sans les lucioles est analogue à la microscopie à fond clair.

La prochaine étape consiste à comprendre la fonction de base des composés fluorescents (également appelés fluorophores). Les fluorophores sont de très petits objets (à l'échelle du nanomètre) conçus pour se fixer à des structures spécifiques de l'échantillon. Ils absorbent la lumière sur une plage étroite de longueurs d'onde et réémettent une autre longueur d'onde de lumière. Par exemple, un fluorophore peut absorber la lumière bleue (c'est-à-dire que le fluorophore est excité par la lumière bleue) puis réémettre de la lumière verte. Habituellement, cela est résumé par un spectre d'excitation et d'émission (image ci-dessus). Ces graphiques montrent la longueur d'onde de la lumière que le fluorophore absorbe et la longueur d'onde de la lumière que le fluorophore émet.

La conception du microscope est très similaire à un microscope à fond clair normal avec deux différences majeures. Premièrement, la lumière pour éclairer l'échantillon doit être la longueur d'onde qui excite le fluorophore (pour l'exemple ci-dessus, la lumière était bleue). Deuxièmement, le microscope n'a besoin de collecter que la lumière d'émission (la lumière verte), tout en bloquant le bleu. En effet, la lumière bleue va partout mais la lumière verte ne provient que des structures spécifiques de l'échantillon. Pour bloquer la lumière bleue, le microscope a généralement ce qu'on appelle un filtre passe-haut qui laisse passer la lumière verte sans lumière bleue. Chaque filtre passe-haut a une longueur d'onde de coupure. Si la lumière a une longueur d'onde plus longue que la coupure, elle peut alors traverser le filtre. D'où le nom de « longpass ». Les longueurs d'onde plus courtes sont bloquées.

Voici plusieurs aperçus de la microscopie à fluorescence:

bitesizebio.com/33529/fluorescence-microsc…

www.microscopyu.com/techniques/fluorescen…

www.youtube.com/watch?v=PCJ13LjncMc

Étape 2: Modélisation de microscopes avec optique à rayons

Finaliste du concours d'optique