Ein Fluoreszenzmikroskop ist eine Art optisches Mikroskop, das eine hochintensive Lichtquelle verwendet, um die Probe zu beleuchten und Fluorochrome in der Probe anzuregen. Die Beleuchtung der Probe erfolgt üblicherweise mit einer Lichtquelle, die ultraviolettes Licht aussendet. Sie werden häufig in biologischen, medizinischen und industriellen Bereichen eingesetzt.
Wie funktioniert ein Fluoreszenzmikroskop?
Ein Fluoreszenzmikroskop verwendet eine Quecksilber- oder Xenonlampe, um ultraviolettes Licht zu erzeugen. Das Licht gelangt in das Mikroskop und trifft auf einen dichroitischen Spiegel – einen Spiegel, der einen Wellenlängenbereich reflektiert und einen anderen Wellenlängenbereich durchlässt. Der dichroitische Spiegel reflektiert das ultraviolette Licht bis zur Probe. Einige Proben fluoreszieren unter ultraviolettem Licht auf natürliche Weise, weil sie fluoreszierende Substanzen wie Chlorophyll enthalten. Wenn die zu betrachtende Probe nicht von Natur aus fluoresziert, kann sie mit fluoreszierenden Farbstoffen, sogenannten Fluorochromen, angefärbt werden.
Woraus besteht ein Fluoreszenzmikroskop?
1. Lichtquelle
Die gebräuchlichsten Lichtquellen sind Quecksilber, Xenon und LEDs. Quecksilber bietet die beste Lichtqualität für Fluoreszenzmikroskope. LEDs erfreuen sich immer größerer Beliebtheit, da sie kostengünstiger als andere Lichtquellen sind und weniger Strom verbrauchen.
| Quecksilberlampe | Xenon-Lampe | LED | |
| Wellenlänge des emittierten Lichts | 350-370 nm | 400 nm bis 450 nm | 400-700 nm |
| Lebensdauer (Stunde) | 200-300 | 400-600 | 10000 |
| Vorteil | 1. Hochintensives Licht, die am häufigsten verwendeten Lichtquellen. 2. Es strahlt starkes Ultraviolett und Blauviolett aus, um alle Arten von Fluorophoren anzuregen. 3. Helle und farbenfrohe Bilder. | 1. Die spektrale Intensität ist stabil. 2. Starke spektrale Intensität im Infrarot und mittleren Infrarot. | 1. Einfach auszutauschen. 2. Kein Aufwärmen nötig. 3. Kann sofort ein- und ausgeschaltet werden. 4. Steuern Sie die Intensität der Lichtquelle. |
| Nachteil | 1. Ein kurzes Leben. 2. Lange Aufwärmzeit. | 1. Für überschüssige Wärme ist ein spezieller Niederspannungs-Gleichstromkasten erforderlich. 2. Teurer als eine Quecksilberlampe | 1. UV-Licht ist schwächer als Quecksilberlampen. 2. Für jede Lichtwellenlänge ist aufgrund der geringen Bandbreite, die sie abstrahlen, eine separate LED erforderlich. |
Quecksilber-Fluoreszenzaufsatz
LED-Leuchtstoffaufsatz
2. Anregungsfilter
Der Anregungsfilter ist für den Betrieb eines Fluoreszenzmikroskops unerlässlich. Es lässt Licht einer kürzeren Wellenlänge durch, das der Fluoreszenzfarbstoff absorbieren könnte. Außerdem blockiert es die anderen Quellen aufregenden Lichts.
Anregungsfilter (B, G, U, V)
3. Dichroitischer Spiegel
Der dichroitische Spiegel ist eine Art optischer Filter, der Licht bestimmter Wellenlängen reflektiert und andere durchlässt. Es wird in Fluoreszenzmikroskopen verwendet, um die Anregungs- und Emissionswellenlängen zu trennen.
4. Emissionsfilter
Der Emissionsfilter lässt nur die vom Fluorophor emittierten Wellenlängen durch und blockiert alles unerwünschte Licht außerhalb dieses Bandes – insbesondere die Anregungswellenlängen.
5. Fluoreszierende Farbstoffe
Fluoreszierende Farbstoffe sind organische Verbindungen mit der Eigenschaft der Fluoreszenz, durch die sie ein fluoreszierendes Bild erzeugen können, indem sie sichtbares grünes Licht mit hohem Kontrast aussenden, nachdem sie durch das stark leuchtende ultraviolette Licht angeregt wurden. Häufig verwendete Fluoreszenzfarbstoffe sind: DAPI (49,6-Diamidino-2-phenylindol), Acridinorange, Auramin-Rhodamin, Alexa Fluors oder DyLight 488.
Wie viele Arten von Fluoreszenzmikroskopen gibt es?
1. Aufrechtes Epifluoreszenzmikroskop:
Es handelt sich um die gebräuchlichste Art von Fluoreszenzmikroskopen. Die Anregung des Fluorophors und die Detektion der Fluoreszenz erfolgen über denselben Lichtweg (dh durch das Objektiv). Die meisten Fluoreszenzmikroskope, insbesondere solche, die in den Biowissenschaften eingesetzt werden, sind im Epifluoreszenz-Design konzipiert.
BS-2081F Forschungs-Fluoreszenzbiologisches Mikroskop
2. Konfokales Fluoreszenzmikroskop:
Konfokales Fluoreszenzmikroskop: Diese Art von Fluoreszenzmikroskop kombiniert Laserscanning mit Fluoreszenzbeleuchtung, um ein Bild zu erzeugen. Es kann in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, beispielsweise zur Untersuchung von Zellen und Geweben, zum Nachweis von Proteinen und anderen Substanzen in Zellen sowie zur Messung der Dicke von Materialien.
BS-2081F Forschungs-Fluoreszenzbiologisches Mikroskop
3. Invertiertes Fluoreszenzmikroskop
Die Lichtquelle und der Kondensor dieses Mikroskoptyps befinden sich oben und sind nach unten gerichtet. Der Beleuchtungswinkel muss 90 Grad zur Oberfläche der zu untersuchenden Probe betragen.
BS-2095F Invertiertes Fluoreszenzmikroskop
Was sind die Vor- und Nachteile von Fluoreszenzmikroskopen?
Vorteile:
- Ermöglicht die Beobachtung von Zellen in lebenden Organismen, ohne diese zu beschädigen
- Bietet hochauflösende Bilder mit präzisen Farben
- Ermöglicht die Untersuchung lebender Prozesse in Zellen
- Zur Identifizierung verschiedener Arten von Molekülen in Zellen, wie Proteinen oder Nukleinsäuren.
Nachteile:
-Es ermöglicht nur die Beobachtung spezifischer Strukturen innerhalb einer Zelle, die mit dem Fluoreszenzfarbstoff markiert ist.
-Die Photobleichung aufgrund der Elektronenanregung während des Fluoreszenzprozesses kann reaktive Moleküle der Fluoreszenzfarbstoffe beeinträchtigen. Dadurch könnten die Reaktivfarbstoffe ihre chemische Eigenschaft der Fluoreszenzemissionsintensität verlieren.
-Die Zellen sind nach der Färbung mit Fluoreszenzfarbstoffen anfällig für die phototoxische Wirkung, da die Fluorophormoleküle die hochenergetischen Photonen des kurzwelligen Lichts absorbieren.
Welche Einsatzmöglichkeiten bietet ein Fluoreszenzmikroskop?
Fluoreszenzmikroskope werden häufig in verschiedenen Forschungs- und Anwendungsbereichen eingesetzt, darunter Biochemie, Zellbiologie, Mikrobiologie, Immunologie und Medizin.
1. Im Bereich der Biologie ermöglicht das Fluoreszenzmikroskop mithilfe der Fluoreszenzfarbstoffmarkierung eine genaue und detaillierte Identifizierung zellulärer und submikroskopischer Zellbestandteile und -aktivitäten.
2. Im medizinischen Bereich kann das Fluoreszenzmikroskop fluoreszierende Reagenzien verwenden, um das Vorhandensein und die Verteilung von Bakterien und Viren zu erkennen oder bei der Markierung chirurgischer Ziele zu helfen, um chirurgische Eingriffe zu erleichtern.
3. Im Bereich der Mineralogie wird das Fluoreszenzmikroskop häufig zur Untersuchung von Stoffen mit spontanen Fluoreszenzeigenschaften wie Asphalt, Erdöl, Kohle, Graphenoxid und anderen Mineralien eingesetzt.
4. In der Materialwissenschaft kann das Fluoreszenzmikroskop in der Textilindustrie oder der Papierindustrie zur Analyse faserbasierter Materialien eingesetzt werden.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 14. März 2023