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Fonti LED per esperimenti di optogenetica

Introduzione

Per comprendere veramente la complessità di come le cellule eseguono i processi, è necessario poter alterare con precisione l'attività di specifiche cellule in momenti specifici. Questo preciso controllo è ora possibile combinando l'ottica e la genetica, nota anche come optogenetica.

Per alterare il comportamento cellulare, i geni che codificano per le proteine responsive alla luce conosciute come opsine vengono inseriti nelle cellule.
Foto-eccitazione o foto-inibizione di queste proteine li induce ad alterare la funzione cellulare in modi specifici, permettendo agli scienziati di osservare la effetti tali cambiamenti hanno sull'attività cellulare.

La sorgente luminosa utilizzata per foto-eccitazione o foto-inibizione è una parte fondamentale del setup ottico per studi optogenetici.
Il controllo spettrale, temporale e spaziale ben definito è importante così come l'illuminazione omogenea e costante. Negli esperimenti che coinvolgono più opsine, lo stretto spettro di emissione è importante per attivare selettivamente ogni opsina. In alcuni esperimenti, la stabilità dell'illuminazione è vitale perché eventuali fluttuazioni o "punti caldi" possono causare l'attivazione inconsistente delle proteine nelle cellule sotto illuminazione.

Le fonti di illuminazione optogenetica comprendono laser e LED e la fotoattivazione può essere eseguita al microscopio o tramite una fibra per applicazioni in vivo. L'utilizzo di un sistema di illuminazione a LED Prizmatix per studi di optogenetica offre numerosi vantaggi rispetto ai sistemi basati su laser, tra cui:

  • Omogeneità e stabilità dell'illuminazione
  • Opsin selettività
  • Commutazione della luce
  • Controllo dell'intensità dell'illuminazione
  • Versatilità

Omogeneità e stabilità dell'illuminazione

Prizmatix Ultra High Power Microscope LED I sistemi (UHP-Microscope-LED) sono dotati di driver LED di fascia alta che garantiscono un'uscita stabile dal LED. Tutti i circuiti di pilotaggio sono sorgenti di corrente che forniscono corrente stabile per il funzionamento dei LED. La potenza è stabile nel tempo perché la gestione termica dei LED offre dissipatori di calore di fascia alta e persino ventole, se necessario..

Perché i sistemi LED non hanno una cavità risonante come i laser, non mostrano il rumore legato alle modalità di emissione o l'instabilità dei riflessi posteriori che possono essere trovati con i laser a diodi.

Opsin selettività

In esperimenti che coinvolgono più opsine è importante uno stretto spettro di emissione dalla fonte di illuminazione per ottenere una fotoattivazione selettiva. Lo spettro di emissione della maggior parte dei LED è compreso tra 10 e 30 nm, una larghezza spettrale ideale per l'attivazione selettiva di più opsine. I filtri di interferenza possono essere utilizzati per ottenere uno spettro più ristretto.

Commutazione della luce

Gli studi di optogenetica richiedono un controllo temporale ben definito, in altre parole la sorgente luminosa deve essere spenta e accesa in modo molto rapido e preciso. La maggior parte dei sistemi laser DPSS con ingresso di modulazione TTL diventa instabile a velocità di commutazione elevate, pertanto sono necessarie otturazioni veloci meccaniche.

I driver LED Prizmatix presentano un ingresso TTL diretto per una commutazione rapida con un tempo di salita / discesa di microsecondi, molto più veloce rispetto agli impulsi millisecondi richiesti per le applicazioni optogenetics. I LED Prizmatix UHP-Microscope-LED e UHP-Microscope sono dotati di un optoisolatore rapido standard all'ingresso TTL che garantisce l'isolamento completo dell'elettronica di elettrofisiologia sensibile dall'elettronica del driver LED.

Controllo dell'intensità dell'illuminazione

L'uscita dei LED dipende direttamente dalla corrente, tuttavia la maggior parte dei LED non funziona bene a basse correnti. Per controllare con precisione i livelli di illuminazione, la maggior parte dei sistemi LED commerciali utilizza la modulazione a larghezza d'impulso (PWM). Tuttavia, PWM non è adatto per la maggior parte delle applicazioni scientifiche come la microscopia a fluorescenza o la commutazione rapida utilizzata per la fotoattivazione in optogenetica.

Per gli esperimenti optogenetici, il LED deve essere fatto funzionare con una corrente stabile e l'ON / OFF controllato attraverso l'ingresso TTL. Tutti i controller di corrente a LED Prizmatix sono dotati di una modalità di funzionamento a corrente costante e forniscono una modulazione TTL diretta. La corrente LED può essere regolata manualmente mediante un preciso potenziometro a 10 giri con un quadrante di bloccaggio, oppure può essere impostata utilizzando un computer tramite l'ingresso di modulazione analogica opzionalet.

Versatilità

La serie di LED Microscopi-LED e Microscopio UHP Prizmatix può essere combinata in diverse configurazioni per abilitare le uscite a lunghezza d'onda multipla o singola per varie porte di connessione flessibile, adattatori e accoppiatori. Possono essere collegati direttamente al microscopio tramite adattatori per porta epi-fluorescenza o Liquid Light Guide (LLG).

The UHP-Microscopio-LED-White. con la rotella del filtro opzionale   è molto versatile perché consente di collegare una sorgente di luce a un accoppiatore in fibra per l'illuminazione a lunghezza d'onda singola o attraverso una singola fibra o più fibre per l'attivazione fotografica con più lunghezze d'onda.

Un OptiBlock Beam-Switcher può essere aggiunto a un sistema LED collegato al microscopio per una maggiore versatilità. Consente la semplice commutazione manuale tra due modalità di illuminazione. Ad esempio, può essere utilizzato per passare dall'illuminazione dell'epifluorescenza diretta all'illuminazione in fibra ottica senza scollegare il sistema LED dal sistema di epifluorescenza.

Il giunto rotante a fibre ottiche è un altro accessorio utile per gli studi di Optogenetics in vivo. Permette l'accoppiamento di una fibra ottica con una preparazione in movimento. Lo statore del giunto rotante è apposto su una gabbia o sopra un labirinto, mentre il lato del rotore può ruotare liberamente mantenendo la trasmissione luminosa invariata. Continua a leggere Prizmatix Optogenetics Toolboxpagina.