蛍光顕微鏡はどのように機能するのでしょうか?

蛍光顕微鏡の概要

蛍光顕微鏡は、特定の波長の光を当てると光を発する（蛍光を発する）標本を視覚化するのに使用される強力な技術です。このタイプの顕微鏡は、細胞や組織内のさまざまな構造を観察および研究するために、生物科学で広く使用されています。

蛍光顕微鏡の主要コンポーネント

1. 光源：

   • 多くの場合、特定の波長の励起光を提供する水銀ランプやキセノンランプ、LED などの高強度光源です。

2. 励起フィルター:

   • このフィルターは、標本内の蛍光分子を励起する特定の光の波長を選択します。

3. ダイクロイックミラー：

   • 励起波長の光を試料に向かって反射し、放出された蛍光（より長い波長）は通過させる特殊なミラー。

4. 対物レンズ:

   • 標本からの光を集め、励起光と放射光の両方を正確に焦点を合わせるように設計されています。

5. 排出フィルター:

   • このフィルターは励起光を遮断し、放出された蛍光光のみが検出器または接眼レンズに到達できるようにします。

6. 検出器またはカメラ:

   • 標本から発せられる蛍光を捉えます。直接観察するための接眼レンズ、または画像を撮影するためのカメラになります。

動作原理

1. 興奮:

   • 光源は励起フィルターを通過する光を放射し、サンプル内の蛍光染料またはタンパク質を励起するのに適した波長を選択します。

2. 蛍光:

   • 励起光がサンプルに当たると、蛍光分子がこの光を吸収し、より長い波長（より低いエネルギー）の光を放出します。

3. 検出:

   • 放射された光は二色性ミラーと発光フィルターを通過し、散乱した励起光が除去されて蛍光のみが検出されます。

4. 画像形成：

   • 対物レンズは放射された光を集め、それが検出器またはカメラによって捉えられ、標本内の蛍光構造の画像が形成されます。

アプリケーション

• 細胞生物学：細胞内のタンパク質、核酸、その他の分子の局在と動きを観察します。
• 医療診断：病原体、癌細胞、その他の疾患マーカーを特定し、研究します。
• 神経科学：神経回路をマッピングし、脳機能を研究します。
• 材料科学：さまざまな材料とナノ構造の特性を調べます。

蛍光顕微鏡の種類

• 広視野蛍光顕微鏡法: 標本全体を照らす従来の方法。
• 共焦点顕微鏡: 点照明とピンホールを使用して焦点外の光を除去し、より鮮明な画像を提供します。
• 2 光子顕微鏡: 近赤外光を使用して蛍光体を励起し、より深い組織への浸透を可能にし、光毒性を軽減します。
• 超解像顕微鏡: 光の回折限界を超えて、非常に高解像度の画像を提供する STED、PALM、STORM などの技術。