Fluoresensi berbiaya rendah dan desain mikroskop lapangan terang
Dalam panduan ini, saya akan meninjau prinsip dasar mikroskop fluoresensi dan cara membuat tiga mikroskop fluoresensi berbiaya rendah yang berbeda. Sistem ini biasanya berharga ribuan dolar, namun upaya terkini telah membuatnya lebih mudah diperoleh. Desain yang saya perkenalkan di sini menggunakan smartphone, dSLR, dan mikroskop USB. Semua desain ini juga dapat digunakan sebagai mikroskop lapangan terbuka.
Langkah 1: Tinjauan mikroskop fluoresensi
Untuk memahami konsep dasar mikroskop fluoresensi, bayangkan hutan lebat, pepohonan, hewan, semak belukar, dan hutan lain yang hidup di hutan pada malam hari. Jika Anda menyorotkan senter ke dalam hutan, Anda akan melihat semua bangunan ini dan sulit membayangkan hewan atau tumbuhan tertentu. Dengan asumsi Anda hanya tertarik melihat semak blueberry di hutan. Untuk mencapai hal tersebut, Anda perlu melatih kunang-kunang agar hanya tertarik pada semak blueberry, sehingga saat Anda melihat ke dalam hutan, hanya semak blueberry yang akan menyala. Bisa dibilang Anda menandai semak blueberry dengan kunang-kunang, sehingga Anda bisa melihat struktur blueberry di hutan.
Dalam analogi ini, hutan mewakili keseluruhan sampel, semak blueberry mewakili struktur yang ingin Anda visualisasikan (seperti sel tertentu atau organel subseluler), dan kunang-kunang mewakili senyawa berpendar. Situasi memotret dengan senter saja tanpa kunang-kunang mirip dengan mikroskop medan terang.
Langkah selanjutnya adalah memahami fungsi dasar senyawa fluoresen (disebut juga fluorofor). Cluster neon sebenarnya adalah objek kecil (skala nano) yang dirancang untuk menghubungkan struktur tertentu dalam sampel. Mereka menyerap cahaya dengan rentang panjang gelombang yang sempit dan memancarkan kembali cahaya dengan panjang gelombang lain. Misalnya, gugus fluoresen dapat menyerap cahaya biru (yaitu gugus fluoresen tereksitasi oleh cahaya biru) dan kemudian memancarkan kembali cahaya hijau. Biasanya, hal ini dirangkum melalui spektrum eksitasi dan emisi (seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas). Grafik ini menunjukkan panjang gelombang cahaya yang diserap oleh fluorofor dan panjang gelombang cahaya yang dipancarkan oleh fluorofor.
Desain mikroskop sangat mirip dengan mikroskop lapangan terbuka biasa, dengan dua perbedaan utama. Pertama, cahaya yang menerangi sampel harus berada pada panjang gelombang kelompok fluoresen yang tereksitasi (untuk contoh di atas, cahayanya berwarna biru). Kedua, mikroskop hanya perlu mengumpulkan cahaya yang dipancarkan (lampu hijau) sambil menghalangi cahaya biru. Hal ini karena cahaya biru ada dimana-mana, namun cahaya hijau hanya berasal dari struktur tertentu dalam sampel. Untuk memblokir cahaya biru, mikroskop biasanya memiliki sesuatu yang disebut filter lolos panjang yang memungkinkan cahaya hijau melewatinya tanpa cahaya biru. Setiap filter lolos panjang memiliki panjang gelombang yang terpotong. Jika panjang gelombang cahaya lebih besar dari panjang gelombang cutoff, ia dapat melewati filter. Oleh karena itu, namanya adalah "Pass Jarak Jauh". Panjang gelombang yang lebih pendek diblokir.
Langkah 2: Memodelkan mikroskop menggunakan optik optik
Ini merupakan langkah tambahan dalam merancang prinsip dasar mikroskop. Tidak perlu membuat mikroskop fluoresensi, jadi jika Anda tidak ingin mempelajari optik, Anda dapat melewatkannya.
Mikroskop medan terang dan fluoresensi dapat dimodelkan menggunakan perangkat optik sinar. Premis dasar optik sinar adalah bahwa perilaku cahaya mirip dengan perilaku cahaya yang merambat jauh dari sumber cahaya. Saat Anda melihat sekeliling ruangan, Anda akan melihat sinar matahari di luar jendela atau cahaya yang dibawa oleh bola lampu. Kemudian cahaya tersebut diserap atau dipantulkan oleh benda-benda di dalam ruangan. Beberapa cahaya yang dipantulkan akan membuatnya menghadap mata Anda. Jika suatu benda disinari, dapat dibayangkan setiap titik pada benda tersebut memancarkan cahaya ke segala arah (seperti terlihat pada gambar di atas). Lensa, seperti halnya lensa pada mata kita, memfokuskan cahaya pada suatu titik sehingga kita dapat melihat suatu benda. Tanpa lensa, cahaya terus merambat ke luar dan tidak membentuk bayangan.
