Dans le domaine de la microscopie et de l’imagerie modernes, les techniques de fluorescence sont devenues des outils puissants pour visualiser les structures et processus biologiques aux niveaux cellulaire et moléculaire. L'imagerie par fluorescence à deux photons, en particulier, a gagné en popularité en raison de ses avantages uniques, tels qu'une pénétration plus profonde dans les tissus, une phototoxicité réduite et une résolution tridimensionnelle améliorée. D'autre part, les scanners de lames à fluorescence sont largement utilisés pour l'imagerie à haut débit de coupes de tissus et d'échantillons de cellules. En tant que fournisseur de scanners de lames à fluorescence, une question courante que nous rencontrons souvent est la suivante : un scanner de lames à fluorescence peut-il être utilisé pour l'imagerie par fluorescence à deux photons ?
Comprendre les scanners de lames à fluorescence
Les scanners de lames à fluorescence sont conçus pour capturer des images haute résolution d'échantillons marqués par fluorescence sur des lames de verre. Ils se composent généralement d'une platine pour maintenir la lame, d'une source de lumière pour l'excitation, d'un système de détection de fluorescence et d'un mécanisme de balayage motorisé. La source lumineuse peut être une lampe au mercure, une lampe aux halogénures métalliques ou, plus récemment, des diodes électroluminescentes (DEL). Le système de détection comprend généralement un ensemble de filtres pour sélectionner les longueurs d'onde d'excitation et d'émission appropriées et une caméra haute sensibilité pour capturer les signaux fluorescents.
Notre société propose une gamme de scanners de lames à fluorescence, notamment leScanner de pathologie numérique GScan - 60,Scanner de diapositives Brightfield EScan - 1200, etScanner de diapositives de pathologie numérique. Ces scanners sont connus pour leurs capacités de numérisation de haute précision, leurs interfaces conviviales et leur excellente qualité d'image. Ils conviennent à diverses applications, telles que l’histologie, la cytologie et l’hybridation in situ par fluorescence (FISH).
Principes de deux - Imagerie par fluorescence photonique
L'imagerie par fluorescence à deux photons est basée sur le principe de l'absorption à deux photons. Dans un processus conventionnel de fluorescence à un photon, un fluorophore absorbe un seul photon d'énergie appropriée puis émet un photon d'énergie inférieure (longueur d'onde plus longue). Dans l'absorption à deux photons, un fluorophore absorbe deux photons simultanément, chacun avec environ la moitié de l'énergie requise pour l'excitation à un photon. Ce processus nécessite un faisceau laser de haute intensité à impulsions courtes, généralement un laser titane-saphir.
Le principal avantage de l’imagerie par fluorescence à deux photons est sa capacité à pénétrer en profondeur dans les tissus. Étant donné que l'absorption à deux photons se produit uniquement au point focal du faisceau laser, où la densité de photons est élevée, l'excitation est confinée à un petit volume au sein de l'échantillon. Cela réduit la fluorescence de fond et le photoblanchiment en dehors du plan focal, permettant une imagerie haute résolution d'échantillons de tissus épais.
Un scanner de lames à fluorescence peut-il être utilisé pour l'imagerie par fluorescence à deux photons ?
En général, un scanner de lames à fluorescence traditionnel n'est pas conçu pour l'imagerie par fluorescence à deux photons, et cela pour plusieurs raisons :
1. Source de lumière
Comme mentionné précédemment, l'imagerie par fluorescence à deux photons nécessite une source laser de haute intensité à impulsions courtes. La plupart des scanners de lames à fluorescence utilisent des sources de lumière à ondes continues, telles que des lampes au mercure ou des LED, qui ne fournissent pas la densité de photons élevée requise pour l'absorption à deux photons. Les caractéristiques de puissance et d'impulsion de la source lumineuse sont cruciales pour une excitation efficace à deux photons, et les sources lumineuses des scanners de diapositives ne sont pas capables de répondre à ces exigences.
2. Système de détection
L'imagerie par fluorescence à deux photons utilise souvent un détecteur non déscanné (NDD) pour collecter la fluorescence émise. Le NDD peut détecter les signaux de fluorescence plus efficacement, notamment dans les échantillons épais, car il n'est pas affecté par le chemin optique du faisceau d'excitation. En revanche, les scanners de lames à fluorescence utilisent généralement un système de détection basé sur une caméra, qui peut ne pas être optimisé pour l'imagerie à deux photons. La sensibilité, la fréquence d'images et la plage dynamique de la caméra peuvent également être insuffisantes pour capturer les faibles signaux de fluorescence à deux photons.
3. Mécanisme de numérisation
L'imagerie par fluorescence à deux photons implique généralement un balayage point par point de l'échantillon à l'aide d'un miroir galvanométrique ou d'un scanner résonant. Cela permet un balayage rapide et précis du faisceau laser à travers l’échantillon. Les scanners de lames à fluorescence, en revanche, utilisent généralement une platine motorisée pour déplacer la lame par rapport au système optique fixe. La vitesse de numérisation et la précision de la numérisation basée sur l'étape dans les scanners de diapositives peuvent ne pas convenir à l'imagerie à deux photons, en particulier lorsqu'une imagerie à grande vitesse ou une surveillance en temps réel est requise.
Il existe cependant quelques exceptions
Avec le développement rapide de la technologie, certains scanners avancés de lames à fluorescence peuvent être modifiés ou mis à niveau pour intégrer des capacités d'imagerie à deux photons. Par exemple, certaines entreprises explorent l'utilisation de lasers femtoseconde en combinaison avec des scanners de lames pour permettre l'imagerie à deux photons. Ces systèmes hybrides peuvent offrir les avantages à la fois de la numérisation de lames à haut débit et de l'imagerie à deux photons des tissus profonds.
Applications et limites
Bien qu'un scanner de lames à fluorescence traditionnel ne puisse pas être directement utilisé pour l'imagerie par fluorescence à deux photons, les deux techniques ont leurs propres applications :
Scanners de lames à fluorescence
Les scanners de lames à fluorescence sont idéaux pour le criblage à haut débit d'un grand nombre d'échantillons. Ils sont couramment utilisés dans les laboratoires de pathologie pour le diagnostic et la recherche de maladies telles que le cancer. Les scanners peuvent générer rapidement des images haute résolution de coupes de tissus, qui peuvent être stockées numériquement pour une analyse et une comparaison plus approfondies.
Imagerie par fluorescence à deux photons
L'imagerie par fluorescence à deux photons est principalement utilisée pour l'imagerie in vivo et ex vivo d'échantillons de tissus épais, tels que des tranches de cerveau, des embryons et des animaux vivants. Il permet aux chercheurs d'étudier les processus dynamiques des cellules et des tissus dans leur environnement naturel, tels que l'activité neuronale, la migration cellulaire et l'angiogenèse.
Conclusion
En conclusion, même si un scanner de lames à fluorescence typique n'est pas conçu pour l'imagerie par fluorescence à deux photons en raison des différences dans la source de lumière, le système de détection et le mécanisme de balayage, il existe un potentiel de développement de systèmes hybrides combinant les avantages des deux techniques. En tant que fournisseur de scanners de lames à fluorescence, nous nous engageons à rester à la pointe de l'innovation technologique et à explorer de nouvelles possibilités pour nos produits.
Si vous êtes intéressé par nos scanners de lames à fluorescence ou si vous avez des questions sur leurs applications, n'hésitez pas à nous contacter pour de plus amples discussions et achats. Nous sommes impatients de travailler avec vous pour répondre à vos besoins en imagerie.
Références
- Denk, W., Strickler, JH et Webb, WW (1990). Microscopie à fluorescence à balayage laser à deux photons. Sciences, 248(4951), 73-76.
- Piston, DW et Sklar, LA (2008). Imagerie de fluorescence : des molécules uniques aux techniques macroscopiques. Presse de laboratoire de Cold Spring Harbor.
- Pawley, JB (éd.). (2006). Manuel de microscopie confocale biologique. Springer.
