Μπορεί η απορρόφηση τριών φωτονίων να οδηγήσει σε καλύτερη βιολογική απεικόνιση;
Το 3PA έχει αρκετά πιθανά πλεονεκτήματα για βιολογική απεικόνιση πάνω από 1pa και 2pa. Πρώτον, το 3PA μπορεί να παρέχει βαθύτερη διείσδυση ιστού επειδή το μεγαλύτερο φως μήκους κύματος που χρησιμοποιείται για το 3PA είναι λιγότερο διάσπαρτα και απορροφάται από συστατικά ιστών όπως το νερό και η αιμοσφαιρίνη. Δεύτερον, το 3PA μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να διεγείρει τον φθορισμό σε συγκεκριμένα μόρια με υψηλή εκλεκτικότητα, επειδή το μήκος κύματος διέγερσης μπορεί να συντονιστεί με ακρίβεια ώστε να ταιριάζει με το φάσμα απορρόφησης του μορίου στόχου. Τρίτον, το 3PA μπορεί να δημιουργήσει εικόνες υψηλότερης ανάλυσης, επειδή ο μικρότερος εστιακός όγκος που χρησιμοποιείται για μικροσκοπία 3PA έχει ως αποτέλεσμα λιγότερη φωτοευαισθητοποίηση και φωτοατονομείες στο δείγμα.
Παρά τα πιθανά πλεονεκτήματα, το 3PA εξακολουθεί να μην χρησιμοποιείται ευρέως για βιολογική απεικόνιση λόγω αρκετών προκλήσεων. Πρώτον, η αποτελεσματικότητα του 3PA είναι συνήθως πολύ χαμηλή, απαιτώντας υψηλές εξουσίες λέιζερ που μπορούν να βλάψουν τα βιολογικά δείγματα. Δεύτερον, το μήκος κύματος διέγερσης για το 3PA είναι συχνά στην περιοχή υπεριώδους (UV), το οποίο μπορεί να είναι επιβλαβές για τα κύτταρα. Τρίτον, η ανάπτυξη κατάλληλων ανιχνευτών 3PA εξακολουθεί να βρίσκεται στα αρχικά του στάδια.
Καθώς ξεπεραστούν αυτές οι προκλήσεις, το 3PA είναι πιθανό να γίνει ένα πιο σημαντικό εργαλείο για τη βιολογική απεικόνιση. Ο μοναδικός συνδυασμός της βαθιάς διείσδυσης των ιστών, η υψηλή εκλεκτικότητα και η υψηλή ανάλυση καθιστούν ιδανική για μια ποικιλία εφαρμογών, συμπεριλαμβανομένης της in vivo απεικόνισης, της μεταφοράς ενέργειας φθορισμού (FRET) και της μικροσκοπίας υπερ-ανάλυσης.
Ακολουθούν μερικά συγκεκριμένα παραδείγματα για το πώς χρησιμοποιήθηκε το 3PA για βιολογική απεικόνιση:
* Η μικροσκοπία 3PA έχει χρησιμοποιηθεί για την απεικόνιση αιμοφόρων αγγείων στον εγκέφαλο ενός ζωντανού ποντικιού. Το σήμα 3PA δημιουργήθηκε από μια φθορίζουσα βαφή που ελήφθη ειδικά από ενδοθηλιακά κύτταρα, τα κύτταρα που ευθυγραμμίζουν τα αιμοφόρα αγγεία. Αυτή η μελέτη κατέδειξε το δυναμικό του 3pa για in vivo απεικόνιση δομών βαθιάς ιστού.
* Το 3PA FRET έχει χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη αλληλεπιδράσεων πρωτεϊνών σε ζωντανά κύτταρα. Σε αυτή την τεχνική, δύο διαφορετικές φθορίζουσες βαφές συνδέονται με δύο διαφορετικές πρωτεΐνες ενδιαφέροντος. Όταν οι πρωτεΐνες αλληλεπιδρούν, οι βαφές έρχονται κοντά και το σήμα 3PA από μία βαφή μεταφέρεται στην άλλη βαφή. Αυτό επιτρέπει στους ερευνητές να παρακολουθούν αλληλεπιδράσεις πρωτεϊνών σε πραγματικό χρόνο και με υψηλή χωρική ανάλυση.
* 3pa Η μικροσκοπία υπερ-ανάλυσης έχει χρησιμοποιηθεί για τις δομές εικόνας σε κύτταρα με ανάλυση μικρότερη από 100 νανόμετρα. Αυτή η τεχνική συνδυάζει την υψηλή ανάλυση της μικροσκοπίας 3PA με τις δυνατότητες υπερ-ανάλυσης τεχνικών, όπως η μικροσκοπία διεγερμένης εξάντλησης εκπομπών (STED) και η μικροσκοπία φωτοενεργού εντοπισμού (PALP).
Αυτά τα παραδείγματα καταδεικνύουν το δυναμικό του 3PA για βιολογική απεικόνιση. Καθώς ξεπεραστούν οι προκλήσεις που σχετίζονται με το 3PA, αυτή η τεχνική είναι πιθανό να γίνει όλο και πιο σημαντική για μια ποικιλία εφαρμογών στη βιοϊατρική έρευνα και την κλινική διάγνωση.
