Name: luminescence lifetime imaging of o2 with a frequency-domain-based camera system
Uploaded: 2019-12-16T14:00:00
Duration: 8 min 35 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Luminescence Lifetime Imaging of O2 with a Frequency-Domain-Based Camera System at JoVE.com

हम तकनीकी सहायता के लिए सोफी लिंडेगार्ड जैकबसेन (कोपेनहेगन विश्वविद्यालय) और लार्स बोरेगार्ड पेडरसन (आरोहस विश्वविद्यालय) का शुक्रिया अदा करते हैं । इस अध्ययन के लिए वित्तपोषण स्वतंत्र अनुसंधान कोष डेनमार्क (DFF-1323-00065B) से एक Sapere-Aude उन्नत अनुदान से प्राप्त किया गया था; एमके), स्वतंत्र अनुसंधान कोष डेनमार्क से परियोजना अनुदान । प्राकृतिक विज्ञान (DFF-8021-00308B; एमके) और तकनीकी और उत्पादन विज्ञान (DFF-8022-00301B और DFF-4184-00515B; एमके), डेनिश नेशनल रिसर्च फाउंडेशन (DNRF136), और Poul कारण जेंसेन फाउंडेशन (केके) ।

लेखक गेरहार्ड होल्स्ट पीसीओ एजी का एक कर्मचारी है जो इस लेख में उपयोग किए जाने वाले कैमरा सिस्टम का निर्माण करता है। पीसीओ एजी आर्थिक रूप से इस लेख के प्रकाशन और खुली पहुंच लागत में योगदान दिया ।

इस प्रोटोकॉल में, ऑप्टोड तैयारी से ओ2 छवि विश्लेषण तक पूरे कार्य-प्रवाह को कवर किया गया है। इस प्रोटोकॉल का पालन करके, रासायनिक छवियों को उपन्यास आवृत्ति-डोमेन-आधारित ल्यूमिनेसेंस लाइफटाइम कैमरा का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है। आवेदन के आधार पर, प्लानर ऑप्टोड्स को विभिन्न आकारों और सेंसर परत की परत मोटाई में गढ़ा जा सकता है, जो मजबूत 50-100 माइक्रोन मोटी प्लैनर ऑप्टोडेस से लेकर वर्ग सेंटीमीटर के कई दसवें हिस्से के माइक्रोस्कोप कवर स्लिप के साथ माइक्रोस्कोप कवर स्लिप6,40तक हो सकता है। इस विधि की क्षमता को एक विशेष अनुप्रयोग के साथ प्रदर्शित किया गया था, बल्कि न केवल12,28संयंत्र राइजोस्फीयर में ओ2 इमेजिंग तक सीमित है।
शुद्ध ल्यूमिनेसेंस तीव्रता-आधारित रासायनिक इमेजिंग विधियों की तुलना में इस विधि के कई लाभ हैं। ल्यूमिनेसेंस लाइफटाइम इमेजिंग असमान रोशनी, असमान ऑप्टोड मोटाई और फोटो ब्लीचिंग25से प्रभावित नहीं है। इसके अलावा, यह विधि रेशियोमेट्रिक इमेजिंग17,37में एक अतिरिक्त संदर्भ रंगके के उपयोग से बचती है। अन्य लाइफटाइम आधारित कैमरा सिस्टम की तुलना में, जैसे आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले गेटेड टाइम-डोमेन कैमरे8,26,उपन्यास कैमरा सिस्टम और यहां प्रस्तुत प्रोटोकॉल तुलनीय परिणाम दे सकते हैं। हाल ही में एक प्रकाशन में, उन दो प्रणालियों की विश्लेषणात्मक विशेषताओं की तुलना की गई थी और यह पाया गया कि आवृत्ति-डोमेन आधारित ल्यूमिनेसेंस लाइफटाइम कैमरा सिस्टम कम से कम बंद समय-डोमेन आधारित पूर्ववर्ती8के बराबर है।
हमने सबसे सरल ओ2 ऑप्टोड प्रस्तुत किया है जिसमें केवल बहुलक मैट्रिक्स में एक संकेतक शामिल है। कई अन्य संभावित ओ 2 संकेतकोंके अलावा जिनका उपयोग किया जा सकता है,20 को शामिल किया जा सकता है, यानी, ऑप्टोड की पारदर्शिता को कम करते हुए सेंसर सिग्नल बढ़ाने के लिए टीओ2 या डायमंड पाउडर2 जैसे बिखरने वाले एजेंटों को शामिल किया जा सकता है। इसके अलावा अतिरिक्त रंगों का उपयोग ऊर्जा हस्तांतरण41के माध्यम से सिग्नल तीव्रता को बढ़ाने के लिए किया जा सकता है।
प्लानर ऑप्टोड फैब्रिकेशन के लिए, हम वर्णित सेंसर कॉकटेल संरचना का उपयोग करते समय सॉल्वेंट वाष्पीकरण (उपयोग किए गए अंतर का लगभग 10%) के बाद लगभग 7.5 से 12 माइक्रोन की अंतिम सेंसर परत मोटाई पैदा करने के लिए 75 - 120 माइक्रोन के चाकू-कोटिंग डिवाइस में अंतर का उपयोग करने की सलाह देते हैं। यह संकेत तीव्रता के बीच एक अच्छा समझौता है, जिसे उच्च रंग लोडिंग द्वारा संशोधित किया जा सकता है, या उच्च चमक के संकेतक और संदर्भ रंगों और प्रतिक्रिया समय का चयन करके। परत की मोटाई में वृद्धि के परिणामस्वरूप प्रतिक्रिया समय में वृद्धि होती है, क्योंकि एनालिएट के लिए आसपास के मीडिया के साथ संवेदन परत में थर्मोडायनामिक संतुलन तक पहुंचने के लिए आवश्यक समय अवधि12बढ़ जाती है।
ऑप्टोड्स, जैसा कि यहां वर्णित है, ओ2 एकाग्रता में कुछ सेकंड17 के भीतर परिवर्तन ों पर प्रतिक्रिया करते हैं, जबकि अभी भी पर्याप्त रूप से मजबूत ल्यूमिनेसेंस संकेत हैं। सब-सेकंड रिस्पांस टाइम के साथ अल्ट्राथिन सेंसर कोटिंग्स स्पिन-कोटिंग6के साथ महसूस की जा सकती हैं । यदि समर्थन या चाकू-कोटिंग डिवाइस अच्छी तरह से साफ नहीं हैं, तो इसके परिणामस्वरूप असंगत सेंसर परतें हो सकती हैं। इसके अलावा, जब कॉकटेल पूरी तरह से समरूप नहीं है या कोटिंग डिवाइस के सामने फैलने के बाद बहुत तेजी से लागू होता है तो इस तरह के एक अवांछित परिणाम को देखा जा सकता है। इसलिए, इष्टतम ऑप्टोड्स तैयार करने के लिए कुछ अभ्यास की आवश्यकता हो सकती है।
विधि का उपयोग नमूनों को छवि देने के लिए किया जा सकता है जिसे ऑप्टोड के निकट संपर्क में रखा जा सकता है, जैसे कि कुछ समुद्री जानवर42,बायोफिल्म6 और मिट्टी31 सिर्फ कुछ नाम के लिए। हम एक उद्देश्य का उपयोग करके एक स्टैंडअलोन सेटअप पेश करते हैं, हालांकि, कैमरे को आसानी से उच्च रिज़ॉल्यूशन केमिकल इमेजिंग43के लिए माइक्रोस्कोप पर जोड़ा जा सकता है।
जबकि समय-डोमेन आधारित ल्यूमिनेसेंस लाइफटाइम इमेजिंग ने पृष्ठभूमि फ्लोरेसेंस26का दमन सक्षम किया, यह नई आवृत्ति-डोमेन-आधारित कैमरा सिस्टम8का उपयोग करते समय एक मुद्दा है। निरंतर छवि अधिग्रहण के कारण, यह कैमरा नमूने की किसी भी पृष्ठभूमि फ्लोरेसेंस को रिकॉर्ड करेगा जो चयनित एलईडी से उत्साहित हो सकता है और चयनित स्पेक्ट्रल विंडो में उत्सर्जित करता है जैसा कि कैमरा उद्देश्य पर उत्सर्जन फिल्टर द्वारा परिभाषित किया गया है। यह एक जाहिरा तौर पर कम जीवनकाल में परिणाम होगा और फलस्वरूप झूठी रीडिंग में । यदि आप ओ2 सेंसर उत्तेजना और उत्सर्जन के साथ एक महत्वपूर्ण आंतरिक फ्लोरेसेंस ओवरलैपिंग के साथ नमूनों के साथ काम करते हैं, तो कार्बन ब्लैक2,17युक्त एक अतिरिक्त परत कोटिंग करके ऑप्टोड के शीर्ष पर एक अतिरिक्त ऑप्टिकल अलगाव लागू करना आवश्यक है। इस प्रकार, केवल प्लानर ऑप्टोड से उत्सर्जित ल्यूमिनेसेंस कैमरे तक पहुंच जाएगा। पृष्ठभूमि ल्यूमिनेसेंस की जांच करने के लिए ऑप्टोड के बिना एक छवि ली जा सकती है, जो तब विशेष रूप से नमूने की आंतरिक चिकनाई दिखाएगी। संकेतक रंगे की ल्यूमिनेसेंस तीव्रता को बढ़ाने के लिए सेंसर कॉकटेल में टीआईओ2 या डायमंड पाउडर2,44जैसे बिखरने वाले एजेंटों को जोड़ना भी संभव है। हालांकि, यह तेजी से फोटो ब्लीचिंग का कारण भी बन सकता है और टीओ2 एक ज्ञात फोटो उत्प्रेरक है, जो एक रंग41की फोटोस्थिरता को ख़राब कर सकता है। एक और पहलू पर विचार करने के लिए पृष्ठभूमि प्रकाश है । जब कल्पना चिकनाई जीवन काल, पृष्ठभूमि प्रकाश के रूप में कुशलता से संभव के रूप में बचा जाना चाहिए । इसलिए, इस इमेजिंग विधि के लिए सेटअप को अंधेरे वातावरण में रखने की आवश्यकता होती है और छवि अधिग्रहण के दौरान किसी भी बाहरी प्रकाश स्रोत को अस्थायी रूप से बंद करने की आवश्यकता होती है।
सारांश में, ल्यूमिनेसेंस लाइफटाइम इमेजिंग एक मजबूत रासायनिक इमेजिंग विधि है जिसे कई अलग-अलग अनुप्रयोगों के अनुकूल किया जा सकता है। यह प्रोटोकॉल (अनुभाग 1 -5 देखें) ओ2 छवि उत्पन्न करने के लिए सभी आवश्यक चरणों को कवर करता है और वर्तमान में सबसे लचीला आवृत्ति-डोमेन ल्यूमिनेसेंस लाइफटाइम इमेजिंग सिस्टम का उपयोग करता है, जो प्लैपर ऑप्टोड्स के साथ 2डी ओ2 इमेजिंग के लिए बंद गेटेड टाइम-डोमेन कैमरा को बदल सकता है।

तलछट और मिट्टी में घुली हुई गैसों और आयनों का वितरण और गतिशीलता बायोजियोकेमिकल प्रक्रियाओं जैसे माइक्रोबियल श्वसन1,2,या पौधों की जड़ों से रेडियल ऑक्सीजन हानि3,4,5और रोगाणुओं के रासायनिक सूक्ष्म वातावरण6,7,संयंत्र राइजोस्फीयर5,8,9 और पशु बिल10, 11,12. इस तरह के प्रसार-सीमित वातावरण में जैविक और रासायनिक गतिविधि रासायनिक सब्सट्रेट्स या बायोजियोकेमिकल प्रक्रियाओं के उत्पादों के भारी ढाल बना सकती है। विशेष रूप से, ओ2 उपलब्धता का बायोजियोकेमिकल प्रक्रियाओं पर बहुत बड़ा प्रभाव पड़ता है और इस प्रकारसिस्टम 13के जीव विज्ञान और पारिस्थितिकी का। इसलिए, उच्च स्थानिक और लौकिक संकल्प पर ओ2 सांद्रता का विश्लेषण जलीय और स्थलीय विज्ञान में प्रमुख महत्व का है । सबसे पहले, इस महत्वपूर्ण एनालाइट को मापने के लिए इलेक्ट्रोकेमिकल और ऑप्टिकल माइक्रोसेंसर14,15 विकसित किए गए थे। बाद में, प्लैपर ऑप्टोड्स के साथ ओ2 की 2 आयामी (2डी) इमेजिंग12,16,17,18,19पेश की गई, जिसने मिट्टी और तलछट में विषम ओ2 वितरण के दृश्य और मात्राकोनीकरण को सक्षम किया।
प्लानर ओ2 ऑप्टोड्स में ओ2-सेंसिटिव इंडिकेटर डाइ20होता है, जो एक उपयुक्त बहुलक21में भंग हो जाता है । संकेतक रंग विशिष्ट ऑप्टिकल तरंगदैर्ध्य पर उत्साहित है और ल्यूमिनेसेंस के रूप में विश्राम पर लाल-स्थानांतरित प्रकाश उत्सर्जित करता है। ओ2की उपस्थिति में, उत्तेजित संकेतक रंग टक्कर पर ओ2 अणु के लिए अपनी ऊर्जा स्थानांतरित कर सकते हैं, जिसे टकराव आधारित ल्यूमिनेसेंस शमन22के रूप में जाना जाता है। इसलिए, ल्यूमिनेसेंस तीव्रता के साथ-साथ ल्यूमिनेसेंस जीवनकाल23में वृद्धि के साथ कम हो जाता है। एक आदर्श मामले में तीव्रता और जीवनकाल में परिवर्तन स्टर्न-वोल्मर समीकरण (समीकरण 1) का पालन करता है या तो अनुपस्थिति में चमक तीव्रता या जीवनकाल का उपयोग कर (मैं0;α0)या उपस्थिति (I, α) ओ2 की एक दी गई एकाग्रता[क्यू]पर । स्टर्न-वोल्मर स्थिर (Ksv)ओ2के प्रति ऑप्टोड की संवेदनशीलता के लिए एक उपाय है; कश्मीरएसवी तापमान और दबाव जैसे पर्यावरणीय चरों पर निर्भर है।
(1)<img align="center" src="/files/ftp_upload/60191/60191eq1.jpg">
एक कैमरा सिस्टम के साथ एक प्लानर सेंसर पन्नी पर ल्यूमिनेसेंस में इस तरह के परिवर्तनरिकॉर्डिंग O2 वितरण में इसी परिवर्तन की कल्पना करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है । प्रारंभ में, सरल ल्यूमिनेसेंस तीव्रता आधारित ओ2 इमेजिंग का उपयोग18किया गया था। हालांकि, ऐसी कार्यप्रणाली बाहरी हस्तक्षेपों के प्रति बहुत संवेदनशील है, जो विषम रोशनी, उत्तेजना स्रोत या कैमरे में उतार-चढ़ाव के साथ-साथ प्लैपर ऑप्टोड के भीतर संकेतक रंगे का असमान वितरण के कारण परिणामों की विश्वसनीयता से समझौता करती है।
इनमें से कुछ सीमाओं को रेशियोमेट्रिक इमेजिंग17,24के लिए प्लानर ऑप्टोड्स का उपयोग करके समाप्त किया जा सकता है, जहां ओ2-संवेदनशीलसंकेतक डाइ को ओ2-संकेतककी तुलना में एक अलग स्पेक्ट्रल रेंज में एक असंवेदनशील संदर्भ रंगभेद के साथ प्लानर ऑप्टोड की बहुलक परत में सह-स्थिर किया जाता है। दो स्पेक्ट्रल खिड़कियों में प्राप्त उत्सर्जन छवियों के आधार पर, ओ2-संवेदनशील उत्सर्जन संकेत संदर्भ संकेत द्वारा विभाजित किया गया है, एक अनुपात छवि उत्पन्न करता है जो उपरोक्त हस्तक्षेप5,17से कम प्रवण होता है। विधि के लिए एक दूसरे रंग के उपयोग की आवश्यकता होती है, जिसे आदर्श रूप से एक ही उत्तेजना स्रोत से उत्साहित किया जा सकता है, लेकिन कैमरे की एक और स्पेक्ट्रल खिड़की (जैसे, आरजीबी कैमरे के एक अन्य रंग चैनल में) में एक अलग तरंगदैर्ध्य (महत्वपूर्ण स्पेक्ट्रल ओवरलैप के बिना) में उत्सर्जित होता है।
वैकल्पिक रूप से, ओ2 इमेजिंग संकेतक रंग के ल्यूमिनेसेंस जीवनकाल में ओ2-निर्भरपरिवर्तन की मात्रा निर्धारित करने पर आधारित हो सकती है, जो संकेतक एकाग्रता25में असमान रोशनी या विषमताओं से प्रभावित नहीं होती है। पहले ल्यूमिनेसेंस लाइफटाइम-आधारित ओ2 इमेजिंग सिस्टम एक गेट-सक्षम चार्ज्ड डिवाइस (सीसीडी) कैमरा सिस्टम26के साथ समय-डोमेन मापन पर आधारित थे, जहां एक स्पंदित उत्तेजना स्रोत का उपयोग किया जाता है और ल्यूमिनेसेंस छवियों को संकेतक8,23,27के उत्तेजना या उत्सर्जन के भीतर परिभाषित समय अंतराल पर लिया जाता है। ऐसी छवियों से, ल्यूमिनेसेंस जीवनकाल को अंशांकन में इसी ओ2 एकाग्रता से निर्धारित और सहसंबद्ध किया जा सकता है। बाद में, प्लानर ऑप्टोड के खिलाफ दबाए गए दिए गए नमूने के लिए ल्यूमिनेसेंस लाइफटाइम छवियों को ओ2 एकाग्रता के इसी 2डी वितरण की छवियों में परिवर्तित किया जा सकता है। इस प्रणाली का उपयोग प्रयोगशाला और सीटू16,28दोनों में कई अनुप्रयोगों में किया गया है, लेकिन आवश्यक गेट-सक्षम सीसीडी कैमरा अब व्यावसायिक रूप से उपलब्ध नहीं है।
हाल ही में, एक अलग ल्यूमिनेसेंस लाइफटाइम कैमरा सिस्टम जारी किया गया था, जो आवृत्ति-डोमेन8में छवियों का अधिग्रहण करता है। सिस्टम उत्तेजना के लिए लगातार संग्राहक प्रकाश स्रोत पर निर्भर करता है। यह या तो एक स्पंदित उत्तेजना के बजाय एक सिनसोइडल या वर्ग तरंग हो सकती है, जिसका उपयोग समय-डोमेन में छवि अधिग्रहण के लिए किया जाता है। इस मॉड्यूलेशन के परिणामस्वरूप ओ2 संकेतक रंग े की एक संग्राहक ल्यूमिनेसेंस उत्सर्जन होता है, जो एक कोण द्वारा चरण-स्थानांतरित होता है, जो संकेतक रंग (α α) (समीकरण 2 देखें) के ल्यूमिनेसेंस जीवनकाल पर निर्भर करता है।
(2)<img align="center" src="/files/ftp_upload/60191/60191eq2.jpg">
उत्तेजना और उत्सर्जन आयाम (यानी, तथाकथित मॉड्यूलेशन इंडेक्स या गहराई (निरंतर ल्यूमिनेसेंस भाग द्वारा विभाजित आयाम)) के बीच परिवर्तन भी पागलपन जीवनकाल पर निर्भर है। इसलिए, एक ज्ञात मॉड्यूलेशन आवृत्ति स्थापित करके कैमरे के भीतर विशेष सीएमओएस छवि सेंसर एनएस में ल्यूमिनेसेंस लाइफटाइम को मापने में सक्षम है, जैसा कि कहींऔर विस्तार से वर्णितहै। ऑपरेशन सिद्धांत पर एक सामान्य गाइड पाया जा सकता है <a href="https://www.youtube.com/watch?v=xPAB_eVWOr8" target="_blank">(निम्नलिखित</a>लिंक https://www.youtube.com/watch?v=xPAB_eVWOr8 का उपयोग करना)।
निम्नलिखित प्रोटोकॉल में, हम 2D9,31में जलीय मीठे पानी के पौधे लिटोरेला यूनिफ्लोरा की जड़ों के चारों ओर ओ2 एकाग्रता के वितरण को इमेजिंग करने के लिए उपन्यास कैमरा सिस्टम के उपयोग को प्रदर्शित करते हैं। हम इस बात पर जोर देना चाहेंगे कि यह विधि इस आवेदन तक सीमित नहीं है। ऑक्सीजन के प्रति संवेदनशील ऑप्टोड्स या सेंसर कण27 का उपयोग चिकित्सा अनुसंधान32में किया गया है, बायोप्रिंटिंग33में, दबाव संवेदनशील पेंट34,35के लिए, या फोटोसिंथेटिक सिस्टम का अध्ययन करने के लिए2,36,37,बस आवेदन के कुछ अन्य क्षेत्रों का नाम लेने के लिए।

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Air pump with air stone and water pump</td>
			<td>Local aquarium store</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chloroform</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>67-66-3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DC4 silicone compound</td>
			<td>Dow Corning GmbH</td>
			<td>2793695</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gas mixer</td>
			<td>V&#246;gtlin Instruments GmbH</td>
			<td>red-y compact meter GCM</td>
			<td>This is just one possible instrument. Several companies offer gas mixing devices</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass plates and aquaria</td>
			<td>Local aquarium or hardware store</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ImageJ Software</td>
			<td>ImageJ</td>
			<td></td>
			<td>Freely available imaging software (imagej.nih.gov/ij/index.html)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Knife-coating device</td>
			<td> 
			 
			BYK-GARDNER GMBH byk.com</td>
			<td>2021</td>
			<td>This is a four sided film applicator enabling easy variation of the film thickness. Other versions are also available. We recommend a thickness of the applied film between 75-120 &#181;m, which yields a final sensor layer thickness of ~10% of the applied thickness before solvent evaporation.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LED lamp, Reflector PAR38</td>
			<td>Megaman</td>
			<td>MM17572</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LED LEDHUB</td>
			<td>Omicon Laserage, Germany</td>
			<td></td>
			<td>Can be configured with a variety of LEDs. For the presented example, the green LED (528 nm) is essential</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LOCTITE AA 3494</td>
			<td>Henkel AG &#38; Co. KGaA</td>
			<td>NA</td>
			<td>Acrylic-based instant adhesive</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NIS Elements AR Software</td>
			<td>Nikon Inc</td>
			<td></td>
			<td>Software package used for image acquisition</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pco.flim</td>
			<td>PCO AG, Germany</td>
			<td></td>
			<td>Frequency domain based luminescence lifetime camera</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>platinum(II)-5,10,15,20-tetrakis-(2,3,4,5,6-pentafluorphenyl)-porphyrin (PtTFPP)</td>
			<td>Frontier Scientific</td>
			<td>PtT975</td>
			<td>O2 indicator</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>polyethylene terephthalate (PET) foil</td>
			<td>Goodfellow</td>
			<td>320-992-72</td>
			<td>Such foils might also be found from other providers and serve as solid support</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polystyrene (PS)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>9003-53-6</td>
			<td>Polymer matrix</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Schott RG610 filter</td>
			<td>www.uviroptics.com</td>
			<td></td>
			<td>Here 52mm screw on Filters can obtained. Other sources offer square glass filters from Schott glass that can be fixed in front of the objective</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vinyl electrical tape</td>
			<td>Scotch, Super 33+</td>
			<td>NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zeiss Makro Planar 2/100 with Hama C for Nikon adaptor</td>
			<td>delivered with the camera</td>
			<td></td>
			<td>Here any other objective might also be used in combination with an adaptor if the objective does not have a C-mount</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

luminescence lifetime imaging of o2 with a frequency-domain-based camera system

हम 2D में उच्च स्थानिक (< 50-100 μm) और लौकिक (< 10 s) संकल्प पर छवि भंग ऑक्सीजन (O2)की एक विधि का वर्णन करते हैं । विधि आवृत्ति-डोमेन में ल्यूमिनेसेंस लाइफटाइम इमेजिंग के लिए एक विशेष कैमरा सिस्टम के संयोजन में ओ2 संवेदनशील ल्यूमिनेसेंट सेंसर पन्नी (प्लैनार ऑप्टोड्स) को नियोजित करती है। प्लैपर ऑप्टोड्स को एक बहुलक में ओ2-संवेदनशीलसंकेतक रंगे को भंग करके और चाकू कोटिंग के माध्यम से एक परिभाषित मोटाई में ठोस समर्थन पर मिश्रण फैलाकर तैयार किया जाता है। सॉल्वेंट के वाष्पीकरण के बाद, प्लानर ऑप्टोड को ब्याज के नमूने के साथ निकट संपर्क में रखा जाता है - यहां जलीय पौधे लिटोरेला यूनिफ्लोराकी जड़ों के साथ प्रदर्शन किया गया। प्लैनार ऑप्टोड के भीतर संकेतक रंग के ल्यूमिनेसेंस जीवनकाल में ओ2 एकाग्रता-निर्भर परिवर्तन एक विशेष कैमरे का उपयोग करपारदर्शी वाहक पन्नी और मछलीघर दीवार की पीठ के माध्यम से चित्रित किया गया है। यह कैमरा एक संग्राहक उत्तेजना संकेत और उत्सर्जन संकेत के बीच चरण कोण में बदलाव के माध्यम से ल्यूमिनेसेंस लाइफटाइम (μs) को मापता है। यह विधि ल्यूमिनेसेंस तीव्रता इमेजिंग विधियों से बेहतर है, क्योंकि संकेत उत्तेजित स्रोत की रंग एकाग्रता या तीव्रता से स्वतंत्र है, और पूरी तरह से ल्यूमिनेसेंस क्षय समय पर निर्भर करता है, जो एक आंतरिक रूप से संदर्भित पैरामीटर है। नतीजतन, एक अतिरिक्त संदर्भ रंग या संदर्भ के अन्य साधनों की जरूरत नहीं है। हम पौधे राइजोस्फीयर के स्थूल ओ2 इमेजिंग के लिए प्रणाली के उपयोग को प्रदर्शित करते हैं, लेकिन कैमरा सिस्टम को आसानी से माइक्रोस्कोप से जोड़ा जा सकता है।

Watch this Scientific Journal Video about Luminescence Lifetime Imaging of O2 with a Frequency-Domain-Based Camera System at JoVE.com

Luminescence Lifetime Imaging of O2 with a Frequency-Domain-Based Camera System

हम ऑप्टिकल सेंसर पन्नी के साथ 2D O2 वितरण मानचित्रण के लिए एक उपन्यास, आवृत्ति-डोमेन ल्यूमिनेसेंस लाइफटाइम कैमरा के उपयोग का वर्णन करते हैं। जलीय पौधों के राइजोस्फीयर में ओ2 माइक्रोएनवायरमेंट की कल्पना करने के लिए सेंसर पन्नियों की तैयारी, अंशांकन और अनुप्रयोग के साथ कैमरा सिस्टम और छवि विश्लेषण प्रक्रियाओं का वर्णन किया गया है।

फ्रीक्वेंसी-डोमेन-आधारित कैमरा सिस्टम के साथ ओ2 की ल्यूमिनेसेंस लाइफटाइम इमेजिंग

We describe a method to image dissolved oxygen (O2), in 2D at high spatial (&#60; 50-100 &#181;m) and temporal (&#60; 10 s) resolution. The method employs ...

सबसे अच्छा इलेक्ट्रॉन स्वीकारकर्ता के रूप में, ऑक्सीजन जैविक प्रणालियों में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इस प्रोटोकॉल के साथ, आप ऑप्टोड का उपयोग करके 2डी में ऑक्सीजन वितरण की छवि कर सकते हैं। इसके उच्च स्थानिक और लौकिक संकल्प के अलावा, इस विधि को अतिरिक्त संदर्भ डाई की आवश्यकता नहीं है, बेहद मजबूत है, और संरचनात्मक छवि के अधिग्रहण की अनुमति देता है।इस विधि को अनुसंधान के विभिन्न क्षेत्रों पर लागू किया जा सकता है जिसमें ऑक्सीजन पारिस्थितिकी, चिकित्सा अनुसंधान, बायोप्रिंटिंग और दबाव-संवेदनशील मुद्रण सहित महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। ऑप्टोड निर्माण चुनौतीपूर्ण हो सकता है क्योंकि समर्थन पन्नी में जोड़े गए कॉकटेल की मात्रा और चाकू कोटिंग डिवाइस ड्रैग स्पीड को अनुकूलन और अभ्यास की आवश्यकता हो सकती है। इस वीडियो योगदान के साथ, हम इस शक्तिशाली तकनीक को अध्ययन के अन्य क्षेत्रों के शोधकर्ताओं के लिए सुलभ बनाना चाहते हैं।एक प्लैनर ऑक्सीजन ऑप्टोड तैयार करने के लिए, सबसे पहले एक साफ ग्लास प्लेट पर एक साफ धूल मुक्त पीईटी पन्नी को ठीक करने के लिए पानी या 70% इथेनॉल की एक फिल्म का उपयोग करें। पन्नी पर एक साफ 120 माइक्रोमीटर चाकू कोटिंग डिवाइस रखें और डिवाइस के सामने सेंसर कॉकटेल की एक लाइन लागू करने के लिए एक ग्लास पिपेट का उपयोग करें। इसके बाद, कॉकटेल को समान रूप से फैलाने के लिए पीईटी पन्नी पर चाकू कोटिंग डिवाइस को धीरे-धीरे और समान रूप से खींचें।फिर 50 से 60 डिग्री सेल्सियस पर गर्म कैबिनेट में रात भर सूखने से पहले एक घंटे के लिए परिवेशी हवा में तैयार प्लैनायर ऑक्सीजन संवेदनशील ऑप्टोड को सुखाएं। अगली सुबह तक, लगभग 12 माइक्रोमीटर मोटी परत प्राप्त की गई होगी। आगे के उपयोग तक प्रकाश से संरक्षित ऑप्टोड को स्टोर करें।एक राइजो-सैंडविच कक्ष तैयार करने के लिए, एक ग्लास प्लेट के किनारों के साथ गोंद माइक्रोस्कोप स्लाइड करने के लिए हल्के इलाज एक्रेलिक-आधारित तत्काल चिपकने वाला का उपयोग करें जिससे एक लंबी बढ़त खुली हो। चिपका माइक्रोस्कोप स्लाइड के बीच अंतरिक्ष में फिट करने के लिए आवश्यक आकार और आकार में प्लैनर ऑप्टोड काटें और ऑप्टोड को लेपित साइड के साथ फ्रंट ग्लास प्लेट के अंदर ऊपर की ओर रखें। ग्लास प्लेट में ऑप्टोड फॉयल के एक किनारे को टेप करें और ग्लास प्लेट और ऑप्टोड फॉइल के बीच नल का पानी जोड़ें।धीरे-धीरे पानी की बूंदों पर पन्नी को कम करें जिससे ऑप्टोड कांच की सतह पर खुद को सीधा कर सकता है और ऑप्टोड और प्लेट के बीच फंसे हवा के बुलबुले को ध्यान से हटाने के लिए एक नरम ऊतक का उपयोग करें। इसके बाद कांच की प्लेट को सूखा पोंछें और पन्नी के बचे हुए किनारों को प्लेट में टेप करें। इसके बाद, एक फ्लैट ग्लास प्लेट का उपयोग करने के लिए 0.5 मिलीमीटर छलनी तलछट समान रूप से थाली भर में माइक्रोस्कोप स्लाइड स्पेसर के रूप में एक ही मोटाई के लिए वितरित करने के लिए।माइक्रोस्कोप स्लाइड की ऊपरी सतह को ध्यान से साफ करें ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि दूसरी ग्लास प्लेट कक्ष को ठीक से सील करे और माइक्रोस्कोप स्लाइड सतह पर सिलिकॉन तेल लागू करे। फिर हवा के बुलबुले के गठन से सावधानी से बचते हुए तलछट को पानी की पतली फिल्म से ढक दें। तलछट पर एक नमूना रखने से पहले, ध्यान से लिटोरेला यूनिफ्लोरा का एक भी शूट धोएं और ऊपरी खुली तरफ से चिपके हुए पत्तों के साथ तलछट पर शूट करें।जब नमूना जगह में है, तलछट पर ऑप्टोड के साथ कांच की थाली जगह है और पौधे की जड़ों और आसपास तलछट के साथ निकट संपर्क में ऑप्टोड लाने के लिए कोमल दबाव लागू होते हैं । प्लेटों को एक साथ जकड़ने और ऊतक कागज के साथ बाहरी किनारों को सुखाने के लिए क्लैंप का उपयोग करें। बार-बार पत्तियों में पानी की कुछ बूंदें डालें ताकि पौधे को राइजो-सैंडविच की असेंबली में हाइड्रेटेड रखा जा सके और राइजो-सैंडविच चैंबर को कसने के लिए विनाइल इलेक्ट्रिकल टेप का इस्तेमाल किया जा सके ।फिर मॉडलिंग मिट्टी और अतिरिक्त बिजली टेप के साथ किनारों सील। इमेजिंग के लिए तैयार करने के लिए, इनक्यूबेशन के बाद ऑप्टोड क्षेत्र से कवर फॉइल को हटा दें और एक्वेरियम की दीवार के खिलाफ ऑप्टोड ईमानदार के साथ कांच की दीवार के साथ राइजो-सैंडविच चैंबर की स्थिति रखें। दीवार के खिलाफ राइजो-सैंडविच चैंबर दबाने के लिए एक स्पेसर का उपयोग करें।एक्वेरियम और ब्याज के क्षेत्र के सामने एक उद्देश्य से लैस आवृत्ति डोमेन आधारित ल्यूमिनेसेंस लाइफटाइम कैमरा रखें। कैमरा उद्देश्य के लिए संकेतक डाई इमेजिंग के लिए एक उपयुक्त उत्सर्जन फिल्टर संलग्न करें और एलईडी उत्तेजन स्रोत में प्रकाश गाइड को ठीक करें। फिर गाइड को स्थिति में रखें ताकि यह ब्याज के क्षेत्र को कवर करने वाले प्लानर ऑप्टोड फॉइल को समान रूप से रोशन करे।इमेजिंग सॉफ्टवेयर में कैमरा चुनें एलईडी कंट्रोल सॉफ्टवेयर में एलईडी का चयन करें। एलईडी तीव्रता को आवश्यकतानुसार सेट करें और इस बात की पुष्टि करने के लिए कि एलईडी बाहरी ट्रांजिस्टर-ट्रांजिस्टर तर्क से ट्रिगर होती है। मैन्युअल रूप से कैमरे को ध्यान केंद्रित करें और उद्देश्य अपर्चर को समायोजित करें और आंतरिक मॉड्यूलेशन स्रोत, आउटपुट वेवफॉर्म के लिए साइन वेव, अतिरिक्त चरण नमूना, आठ चरण के नमूने, चरण आदेश विपरीत, टैप ए बी रीडआउट, और पांच किलोहर्ट्ज मॉड्यूलेशन आवृत्ति निर्धारित करें।सामान्यीकृत ल्यूमिनेसेंस तीव्रता छवि के लिए ब्याज आंकड़ों के क्षेत्र में रीडआउट होने तक एक्सपोजर समय को समायोजित करें 0.68 से 0.72 की सीमा में है। फिर संदर्भ मापने वाली श्रृंखला के अधिग्रहण को शुरू करने के लिए कैप्चर संदर्भ पर क्लिक करें। ऑप्टोड को कैलिब्रेट करने के लिए, एक गैस मिश्रण उपकरण का उपयोग एक परिवेश हवा नाइट्रोजन गैस मिश्रण के साथ एक अंशांकन मछलीघर में पानी फ्लश करने के लिए एक ज्ञात ऑक्सीजन एकाग्रता के साथ ऑक्सीजन सेंसर के साथ एक बाहरी जांच के साथ ऑक्सीजन एकाग्रता की निगरानी ।फिर अधिग्रहीत अंशांकन डेटा के लिए एक उचित वक्र फिट प्राप्त करने के लिए अंशांकन कक्ष में विभिन्न ऑक्सीजन सांद्रता पर छवियों की एक श्रृंखला प्राप्त करें। जब प्रणाली को कैलिब्रेट किया गया है, तो संयंत्र और अन्य सभी प्रकाश स्रोतों पर विकिरण लागू करने वाली रोशनी को बंद कर दें और यह सुनिश्चित करने के लिए कि सिग्नल न तो अधिक व्यवहार किया गया है और न ही जीवन भर के निर्धारण में एक अच्छे सिग्नल-टू-शोर अनुपात के लिए बहुत कमजोर है। जब ऑक्सीजन आजीवन छवियों के सभी प्राप्त कर लिया गया है, रोशनी पर वापस बारी के लिए एक संरचनात्मक छवि प्राप्त करने और देखने के क्षेत्र में एक शासक के साथ एक छवि प्राप्त करने के लिए अधिग्रहीत छवियों के बाद स्केलिंग सक्षम ।नमूना इमेजिंग से पहले, ऑप्टोड को कैलिब्रेट किया जाना चाहिए। अर्ध-घातीय क्षय के बाद, मापा लहंगे जीवन काल में ऑक्सीजन एकाग्रता बढ़ने के रूप में कम हो जाता है। इस रिश्ते को सरलीकृत दो साइट मॉडल का उपयोग करके भी वर्णित किया जा सकता है।एक बार ऑप्टोड कैलिब्रेट हो जाने के बाद, इन छवियों में मनाया गया ल्यूमिनेसेंस लाइफटाइम इमेजिंग द्वारा ऑक्सीजन एकाग्रता का निर्धारण करना संभव है, जिसमें लिटोरेला यूनिफ्लोरा के राइजोस्फेयर में ऑक्सीजन एकाग्रता के वितरण को 12 घंटे के लिए प्रति सेकंड 400 माइक्रोमोल फोटॉन के प्रकाश जोखिम के बाद और अंधेरे में 12 घंटे के बाद इमेज किया गया था। आजीवन छवियों के अलावा, संरचनात्मक छवियों को बाहरी रोशनी के तहत भी प्राप्त किया जा सकता है, जबकि इमेजिंग ज्यामिति को ठीक रखते हुए ऑक्सीजन इमेजिंग को संरचनात्मक छवि से ठीक सहसंबद्ध होने की अनुमति दी जा सकती है। उदाहरण के लिए एक ही जड़ में ऑक्सीजन एकाग्रता प्रोफाइल को अंधेरे और प्रकाश में प्राप्त छवियों से निकाला जा सकता है।अनावश्यक कलाकृतियों से बचने के लिए नमूना मैट्रिक्स और ऑप्टोड के बीच अच्छा संपर्क होना महत्वपूर्ण है। यदि आप संदेह में हैं, सैंडविच रीमेक । एक गैर-अविनाशी तरीके से छवि का तात्कालिक अधिग्रहण ऑक्सीजन पर्यावरण की निगरानी में सक्षम बनाता है।विधि के रूप में अच्छी तरह से पीएच या अन्य विश्लेषण के लिए अन्य ऑप्टोड के साथ जोड़ा जा सकता है। एक धुएं के हुड में ऑप्टोड निर्माण करना सुनिश्चित करें क्योंकि सेंसर कॉकटेल में क्लोरोफॉर्म होता है। तलछट में माइक्रोबियल समुदायों की पहचान करने के लिए प्लैनर ऑप्टोड का उपयोग किया जा सकता है।और इमेजिंग के बाद, सैंडविच को माइक्रोबियल समुदाय विश्लेषण के लिए इन हॉट स्पॉट का नमूना लेने के लिए खोला जा सकता है।

Research

JoVE Journal

Chemistry

Luminescence Lifetime Imaging of O2 with a Frequency-Domain-Based Camera System

Preparing Adherent Cells for X-ray Fluorescence Imaging by Chemical Fixation

रासायनिक फिक्सेशन द्वारा एक्स-रे प्रतिदीप्ति इमेजिंग के लिए पक्षपाती कोशिकाओं की तैयारी

X-ray fluorescence imaging allows us to non-destructively measure the spatial distribution and concentration of multiple elements simultaneously over ...

Water in Oil Emulsions: A New System for Assembling Water-soluble Chlorophyll-binding Proteins with Hydrophobic Pigments

तेल emulsions में पानी: जल विरोधी पिगमेंट के साथ पानी में घुलनशील क्लोरोफिल बाध्यकारी प्रोटीन के संयोजन के लिए एक नई प्रणाली

Chlorophylls (Chls) and bacteriochlorophylls (BChls) are the primary cofactors that carry out photosynthetic light harvesting and electron transport. ...

Visualization of Ambient Mass Spectrometry with the Use of Schlieren Photography

ज्यूरिक में फोटोग्राफी का उपयोग के साथ परिवेश मास स्पेक्ट्रोमेट्री के दृश्य

This manuscript outlines how to visualize mass spectrometry ambient ionization sources using schlieren photography. In order to properly optimize the mass ...

A Simple, Low-cost, and Robust System to Measure the Volume of Hydrogen Evolved by Chemical Reactions with Aqueous Solutions

एक सरल, कम लागत, और मजबूत प्रणाली जलीय समाधान के साथ रासायनिक प्रतिक्रियाओं द्वारा विकसित हाइड्रोजन की मात्रा को मापने के लिए

There is a growing research interest in the development of portable systems which can deliver hydrogen on-demand to proton exchange membrane (PEM) ...

Measurements of Long-range Electronic Correlations During Femtosecond Diffraction Experiments Performed on Nanocrystals of Buckminsterfullerene

Femtosecond विवर्तन प्रयोगों के दौरान लंबी दूरी की इलेक्ट्रॉनिक सहसंबंध की माप Buckminsterfullerene के Nanocrystals पर प्रदर्शन किया

The precise details of the interaction of intense X-ray pulses with matter are a topic of intense interest to researchers attempting to interpret the ...

Time-resolved Photophysical Characterization of Triplet-harvesting Organic Compounds at an Oxygen-free Environment Using an iCCD Camera

एक ऑक्सीजन मुक्त पर्यावरण एक आईसीसीडी कैमरा का उपयोग कर Triplet कटाई कार्बनिक यौगिकों के समय-हल Photophysical लक्षण वर्णन

Here, we present a sensible method of the acquisition and analysis of time-resolved photoluminescence using an ultrafast iCCD camera. This system enables ...

Regioselective O-Glycosylation of Nucleosides via the Temporary 2',3'-Diol Protection by a Boronic Ester for the Synthesis of Disaccharide Nucleosides

Regioselective O-Glycosylation of Nucleosides via the Temporary 2',3'-Diol Protection by a Boronic Ester for the Synthesis of Disaccharide Nucleosides

Regioselective ओ-Glycosylation के माध्यम से Nucleosides के अस्थाई 2 ', 3 '-दिओल संरक्षण Boronic Disaccharide के संश्लेषण के लिए एक Nucleosides एस्टर द्वारा

Disaccharide nucleosides, which consist of disaccharide and nucleobase moieties, have been known as a valuable group of natural products having ...

Synthesis and Structure Determination of &#181;-Conotoxin PIIIA Isomers with Different Disulfide Connectivities

Synthesis and Structure Determination of ÃƒÆ’Ã¢â‚¬Å¡Ãƒâ€šÃ‚Âµ-Conotoxin PIIIA Isomers with Different Disulfide Connectivities

विभिन्न डाइसल्फ़ाइड Connectivities के साथ µ-Conotoxin PIIIA Isomers का संश्लेषण एवं संरचना निर्धारण

Peptides with a high number of cysteines are usually influenced regarding the three-dimensional structure by their disulfide connectivity. It is thus ...

Automation of a Positron-emission Tomography (PET) Radiotracer Synthesis Protocol for Clinical Production

Automation of a Positron-emission Tomography PET Radiotracer Synthesis Protocol for Clinical Production

नैदानिक उत्पादन के लिए एक पोजीट्रान उत्सर्जन टोमोग्राफी (पीईटी) रेडियो ट्रेसर संश्लेषण प्रोटोकॉल का स्वचालन

The development of new positron-emission tomography (PET) tracers is enabling researchers and clinicians to image an increasingly wide array of biological ...

Solid Phase 11C-Methylation, Purification and Formulation for the Production of PET Tracers

Solid Phase 11C-Methylation, Purification and Formulation for the Production of PET Tracers

ठोस चरण 11सी-मेथिलेशन, शुद्धि और पीईटी ट्रेसर्स के उत्पादन के लिए निर्माण

Routine production of radiotracers used in positron emission tomography (PET) mostly relies on wet chemistry where the radioactive synthon reacts with a ...