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Fuentes de LED para experimentos de optogenética

Introducción

Para comprender realmente las complejidades de cómo las células llevan a cabo los procesos, se necesita la capacidad de alterar con precisión la actividad de células específicas en momentos específicos. Este control preciso ahora es posible combinando la óptica y la genética, también conocida como optogenética.

Para alterar el comportamiento celular, los genes que codifican proteínas sensibles a la luz conocidos como opsinas se insertan en las células.
La foto-excitación o foto-inhibición de estas proteínas hace que alteren la función celular de manera específica, lo que permite a los científicos observar Efectos que tales cambios tienen en la actividad celular.

La fuente de luz utilizada para la fotoexcitación o fotoinhibición es una parte clave de la configuración óptica para estudios optogenéticos.
El control espectral, temporal y espacial bien definido es importante, así como la iluminación homogénea y constante. En experimentos con múltiples opsinas, el espectro de emisión estrecho es importante para activar selectivamente cada opsina. En algunos experimentos, la estabilidad de la iluminación es vital porque cualquier fluctuación o "puntos calientes" pueden causar una activación inconsistente de proteínas en las células bajo iluminación.

Las fuentes de iluminación de Optogenetics incluyen láseres y LED, y la fotoactivación se puede hacer bajo un microscopio o a través de una fibra para aplicaciones in vivo. El uso de un sistema de iluminación LED Prizmatix para estudios de optogenética ofrece muchas ventajas en comparación con los sistemas basados en láser, que incluyen:

  • Homogeneidad y estabilidad de la iluminación.
  • Opsin Selectividad
  • Interruptor de luz
  • Control de intensidad de iluminación
  • Versatilidad

Homogeneidad y estabilidad de la iluminación

Prizmatix sistemas de LED de microscopio de ultra alta potencia (UHP-Microscope-LED) están equipados con controladores de LED de alta gama que garantizan una salida estable del LED. Todos los circuitos del controlador son fuentes de corriente que proporcionan una corriente estable para el funcionamiento del LED. La energía se mantiene estable a lo largo del tiempo porque la administración térmica del LED ofrece disipadores de calor de alta gama e incluso ventiladores si es necesario.

Debido a que los sistemas LED no tienen una cavidad resonante como los láseres, no muestran el ruido relacionado con los modos de emisión o inestabilidad de los reflejos posteriores que se pueden encontrar con los láseres de diodo.

Opsin Selectividad

En experimentos con múltiples opsinas, un espectro de emisión estrecho de la fuente de iluminación es importante para lograr la fotoactivación selectiva. El espectro de emisión de la mayoría de los LED está entre 10 y 30 nm, un ancho espectral ideal para la activación selectiva de varias opsinas. Los filtros de interferencia se pueden utilizar para obtener un espectro más estrecho.

Interruptor de luz

Los estudios optogenéticos requieren un control temporal bien definido, en otras palabras, la fuente de luz se debe apagar y encender de manera muy rápida y precisa. La mayoría de los sistemas láser DPSS con entrada de modulación TTL se vuelven inestables a altas velocidades de conmutación, por lo que se requieren rápidos empastes mecánicos.

Los controladores Prizmatix LED cuentan con una entrada TTL directa para un cambio rápido con un tiempo de subida / caída de microsegundos, mucho más rápido que los pulsos de milisegundos requeridos para las aplicaciones de optogenética. Los LED Prizmatix UHP-Microscope-LED y UHP-Microscope están equipados con un optoacoplador rápido estándar en la entrada TTL que garantiza el aislamiento completo de la electrónica electrofisiológica sensible de la electrónica del controlador LED.

Control de intensidad de iluminación

La salida del LED depende directamente de la corriente, sin embargo, la mayoría de los LED no funcionan bien con corrientes bajas. Para controlar con precisión los niveles de iluminación, la mayoría de los sistemas LED comerciales utilizan modulación de ancho de pulso (PWM). Sin embargo, la PWM no es adecuada para la mayoría de las aplicaciones científicas, como la microscopía de fluorescencia o el cambio rápido utilizado para la fotoactivación optogenética.

Para experimentos optogenéticos, el LED debe operarse con una corriente estable y el encendido / apagado controlado a través de la entrada TTL. Todos los controladores de corriente Prizmatix LED cuentan con un modo de operación actual constante y proporcionan modulación TTL directa. La corriente del LED se puede ajustar manualmente usando un potenciómetro de 10 giros preciso con un dial de bloqueo, o se puede configurar usando una computadora a través de la entrada de modulación analógica opcional.

Versatilidad

Las series Prizmatix LED Microscope-LED y UHP Microscope se pueden combinar en diferentes configuraciones para habilitar salidas de longitud de onda múltiples o únicas para varios puertos de conexión, adaptadores y acopladores flexibles. Se pueden conectar directamente al microscopio a través de adaptadores de puerto de epi-fluorescencia o Guía de luz líquida (LLG).

UHP-Microscopio-LED-White con la rueda de filtro opcional es muy versátil porque le permite conectar una fuente de luz a un acoplador de fibra para iluminación de longitud de onda única o mediante una sola fibra o más fibras para fotoactivación con más longitudes de onda .

Un OptiBlock Beam-Switcher se puede agregar a un sistema de LED conectado al microscopio para una mayor versatilidad. Permite un fácil cambio manual entre dos modos de iluminación. Por ejemplo, se puede usar para pasar de la iluminación de epifluorescencia directa a la iluminación de fibra óptica sin desconectar el sistema de LED del sistema de epifluorescencia.

La junta rotativa de fibra óptica es otro accesorio útil para los estudios in vivo de Optogenetics. Permite el acoplamiento de una fibra óptica con una preparación en movimiento. El estator de la junta giratoria se fija a una jaula o sobre un laberinto, mientras que el lado del rotor puede girar libremente mientras se mantiene la transmisión de luz sin cambios. Ver más en Prizmatix Optogenetics Toolbox página.