Энциклопедический словарь нанотехнологий - флуоресцентная микроскопия

Термин на английском

fluorescence microscopyСинонимы

Аббревиатуры

Связанные термины

биосенсор, клетка, конфокальная микроскопия, флуоресцентная микроскопия полного внутреннего отражения, электронный микроскоп, двухфотонная микроскопия, флуоресцентная наноскопияОпределение

метод детектирования флуоресцентных микрообъектов с помощью светового микроскопа. Широко применяется в материаловедении и медико-биологических областях.Описание

Молекулы способны поглощать кванты света и переходить в электронно-возбуждённые состояния. Возвращение молекулы в “обычное” (основное) состояние, сопровождающееся излучением света, называют флуоресценцией. Поглощение и флуоресценция обуславливаются строением энергетических уровней электронов молекулы и поэтому является специфическим для каждого типа молекулы свойством (см. подробнее в статье электронно-колебательная спектроскопия).

Биологический материал, как правило, сам по себе флуоресцирует крайне слабо, но благодаря применению ярких и разнообразных флуоресцентных молекул (флуорофоров), способных специфически окрашивать разные структуры тканей и клеток метод флуоресцентной микроскопии оказался очень ценным для медико-биологических наук.

Традиционные методы флуоресцентной микроскопии обладают существенно более низким разрешением по сравнению с электронной или атомно-силовой микроскопией. Однако в отличие от последних, оптическая микроскопия позволяет наблюдать за внутренней микроструктурой клеток и даже небольших организмов, причём не только фиксированных, но и живых. Благодаря этому флуоресцентная микроскопия оказалась наилучшим методом для изучения механизмов функционирования организмов на клеточном, субклеточном и молекулярном уровнях.

Флуоресцентный микроскоп состоит из источника света, возбуждающего флуорофор; детектора, регистрирующего излучение флуорофора; и оптической системы, которая обеспечивает фокусировку света и увеличение объекта [1,2]. Согласно классическим работам Э. Аббе, разрешение оптической системы, построенной на использовании линз, ограничено свойством дифракции света [3]. Предельная дистанция, на которой могут быть различены два объекта (d), определяется длиной волны света ?, угловой апертурой объектива a и показателем преломления среды n: d = ?/ (2n * sina). Поскольку обычно n < 1.56, a < 70^o а длина волны используемого излучения находится в диапазоне 350-600 нм, то лучшее разрешение традиционных микроскопов составляет более 200 нм в фокусной плоскости и более 450 нм вдоль оптической оси.

Интенсивное развитие флуоресцентной микроскопии на рубеже XX-ого и ХХI-ого веков привело к развитию новых методов – двухфотонной и конфокальной микроскопии, а также ряда подходов, позволивших преодолеть дифракционный барьер оптического разрешения и достичь беспрецедентного нано-разрешения (флуоресцентная наноскопия).

• Борисенко Григорий Геннадиевич, к.б.н.

Теги

Разделы

Получение, диагностика и сертификация наноразмерных систем