Система волоконной фотометрии для исследований FLiP

неврологиянейронная сетьоптическое волокно

Обзор
Система фотометрии времени жизни флуоресценции RWD (FLiP) основана на технологии Time-Correlated Single Photon Counting (TCSPC) в сочетании с волоконной фотометрией для мониторинга в реальном времени изменений времени жизни флуоресценции в мозге свободно движущихся животных. Она обеспечивает стабильный и количественный подход для in vivo исследований высвобождения нейромедиаторов, взаимодействий белок–белок и конформационных изменений белков.

Что такое время жизни флуоресценции?
Время жизни флуоресценции (τ) — это среднее время, в течение которого флуорофор находится в возбужденном состоянии до испускания фотона. В отличие от интенсивности флуоресценции, время жизни не зависит от концентрации флуорофора и мощности возбуждения и прямо отражает конформационные изменения и локальную микроcреду. Измерения времени жизни позволяют разделять несколько компонент и чувствительно фиксировать тонкие изменения, обеспечивая стабильный количественный сигнал для in vivo‑экспериментов.

Почему время жизни флуоресценции?

• Количественные измерения, сопоставимые между образцами — без нормализации к базовому уровню
• Стабильные длительные записи — подходят для исследований сна, моделей хронических заболеваний и лонгитюдных исследований
• Чувствительное обнаружение динамики аналитов в мозге с использованием датчиков на основе времени жизни

Два распространенных метода измерения
Временная область
Возбуждает образец импульсным источником света и регистрирует временной профиль затухания флуоресценции. TCSPC измеряет временные различия между испускаемыми фотонами и возбуждающими импульсами для построения гистограмм затухания и экспоненциальной подгонки. Метод временной области обеспечивает высокое временное разрешение, отличный SNR при низком потоке фотонов и точное разрешение нескольких компонент времени жизни.

Частотная область
Использует синусоидально модулированный непрерывный источник света и выводит время жизни по фазовому сдвигу и глубине модуляции между излучением и возбуждением. Частотные системы проще, обеспечивают быструю съёмку и могут реализовываться без дорогих импульсных лазеров, что делает их подходящими для измерений при высоком потоке фотонов.

Сравнение (Временная область vs Частотная область)

• Точность измерения времени жизни: Временная область — высокая; Частотная область — хорошая
• SNR для слабо флуоресцирующих образцов: Временная область — отличный; Частотная область — относительно ограничен
• Разрешение нескольких компонент: Временная область — высокая точность; Частотная область — требует многочастотной модуляции или phasor‑анализа
• Скорость получения данных: Временная область — относительно быстрая; Частотная область — быстрая
• Образцы с высоким потоком фотонов: Временная область — хорошая; Частотная область — отличная
• Требование к лазеру: Временная область — импульсный лазер; Частотная область — модулированный непрерывный источник

Ключевые преимущества системы фотометрии времени жизни

• Исключительная стабильность системы: стабильная работа минимизирует колебания состояния приборов для надежных лонгитюдных сравнений
• Ультранизкий системный шум: сохраняет целостность данных даже при слабом сигнале
• Надежная длительная запись: стабильные ключевые компоненты уменьшают дрейф базовой линии на протяжении нескольких недель
• Широкая совместимость с биосенсорами: поддерживает диапазон проектных значений времени жизни основных биосенсоров
• Прямая количественная аналитика: планируемая функция калибровочной кривой для прямого получения концентраций

Примеры применения

• Измерения нейромодуляторов между животными и в хронической временной перспективе: FLiP обеспечивает сравнение по времени жизни между животными и в течение нескольких недель для сенсоров, таких как GRAB ACh3.0
• Механистические исследования в генетических моделях: использовался для выявления аномальной динамики активности PKA у мышей‑мутантов Akap11 и соответствующих фармакологических ответов
• Валидация новых датчиков: валидация высокоскоростного датчика кальция по времени жизни (LifeCamp) для абсолютных базовых и переходных измерений кальция у свободно движущихся мышей

Технические характеристики

• Варианты длины волны возбуждения: 488, 515, 560, 640, 670 нм (настраиваемые)
• Частота импульса: 1–80 MHz
• Диапазон измерения времени жизни: 1–10 нс
• Частота дискретизации: 1–50 Hz
• Количество DIO: 8
• Уровень напряжения: 3,3–5 V
• Диаметр сердечника оптического волокна: 200 или 400 µm
• Числовая апертура (NA): 0,37