Епіфлуоресцентний мікроскоп

Епіфлуоресцентний мікроскоп, що складається з світлооптичного блока у вигляді опак-ілюмінатора, оснащеного напівпровідниковим джерелом світла, та оптико-механічної частини, виконаної у вигляді співвісної оптичної системи об'єктив-окуляр із встановленою між окуляром і об'єктивом інтерференційною світлоподільною пластинкою, який відрізняється тим, що оптикомеханічна частина додатково оснащена поляризаційним світлофільтром-аналізатором, який встановлено на окулярі рухомо з можливістю обертання у перпендикулярній до оптичної осі площині. Винахід стосується фізики, зокрема оптичних вимірювальних систем, і медичної техніки, і може знайти застосування при розробці світлооптичних діагностичних систем для вирішення невідкладних завдань в онкології, дерматології, гінекології, а також в гігієні, фармакогнозії, судово-медичній практиці тощо. Відомий епіфлуоресцентний мікроскоп, що складається з світлооптичного блоку у вигляді опак-ілюмінатора, оснащеного напівпровідниковим джерелом світла, та оптико-механічної частини, виконаної у вигляді співвісної оптичної системи об'єктив-окуляр із встановленою між окуляром і об'єктивом інтерференційною світлоподільною пластинкою [1]. Відомий мікроскоп забезпечує отримання візуальної інформації про наявність у досліджуваному об'єкті структурних елементів, спроможних висвічувати - флуоресціювати під впливом збуджувального світла, яке спадає на об'єкт через опак-ілюмінатор зверху від розташованого під прямим кутом до осі оптичної системи об'єктив-окуляр напівпровідникового джерела, наприклад, світлодіода. Недоліком відомого мікроскопу є недостатня сфера практичного застосування внаслідок обмеженого діапазону техніко-експлуатаційних властивостей, що проявляється, зокрема, неможливістю проведення досліджень на основі реалізації фізичного принципу поляризаційної флуоресценції. Поза тим більшість біологічно значущи х об'єктів, перш за все, компонентів клітинних мембран, ліпідів та інших макромолекул, які відповідно до сучасних наукових уявлень відносять до структур з властивостями рідких кристалів [2-4], можуть бути досліджені з високим рівнем точності саме за методом поляризаційної флуоресценції [5]. Зазначений недолік обмежує головним чином сферу діагностичного застосування відомого епіфлуоресцентного мікроскопу. В основу вина ходу поставлене завдання вдосконалити відомий епіфлуоресцентний мікроскоп, в якому шля хом введення додаткових (19) UA (11) 81321 (13) (21) a200511695 (22) 08.12.2005 (24) 25.12.2007 (72) ДЕМ'ЯНЕНКО ВАСИЛЬ ВАСИЛЬОВИЧ, UA, ГАЛАЙЧУК ІГОР ЙОСИПОВИЧ, UA, ВОЛКОВ КОСТЯНТИН СТЕПАНОВИЧ, UA, ГОЛОВАЦЬКИЙ АНДРІЙ СТЕП АНОВИЧ, U A (73) ТЕРНОПІЛЬСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ І.Я.ГОРБАЧЕВСЬКОГО, U A (56) UA 55690 від 15.04.2003 SU 102350 від 12.01.1952 SU 122305 від 29.12.1958 JP 63168543 від 12.07.1988 JP 8178849 від 12.07.1996 JP 2002131648 від 09.05.2002 JP 2003005080 від 08.01.2003 US 20050231715 від 20.10.2005 Уильямс В. , Уильямс Х. Физическая химия для биологов. Пер. с англ. Под. ред. проф. Я.М. C2 1 3 81321 конструктивних елементів, спрямованих на реалізацію фізичного принципу поляризаційної флуоресценції, досягають розширення діапазону техніко-експлуатаційних властивостей мікроскопу, зокрема при вивченні біологічно значущи х об'єктів, перш за все, компонентів клітинних мембран, ліпідів та інших макромолекул оптично активних речовин, у тому числі з властивостями рідких кристалів, з високим рівнем точності та інформативності. При вирішенні технічного завдання була взята до уваги відома властивість неполяризованого світла при проходженні через поляризатор розподілятися на два плоскополяризовані промені, один з яких може бути розкладеним на два промені, що мають кругову поляризацію. При проходженні рівних за інтенсивністю поляризованих по кругу променів через взірець речовини з анізотропними властивостями має місце відставання одного з променів відносно іншого в силу різниці коефіцієнтів заломлення для променів правої і лівої кругової поляризації. Оптична активність взірця речовини при цьому зумовлюється як особливостями взаємного розташування молекул, так і асиметричністю останніх. За будь-яких умов принциповим щодо можливості здійснення діагностичних досліджень моментом є вибіркове поглинання поляризованого світла - дво х поляризованих по кругу променів, відоме під назвою кругової дихроїчності [6]. В силу того, що у відомому епіфлуоресцентному мікроскопі відбите світлоподільною пластинкою під кутом 45° світло з опак-ілюмінатора падає на об'єкт поляризованим, потреби у встановленні світлофільтра-поляризатора для збудження поляризаційної флуоресценції немає, так що індуковану поляризованим світлом флуоресценцію взірця, що є відображенням оптичної анізотропії дослідної речовини, достатньо ідентифікувати за допомогою світлофільтра-аналізатора. Виходячи з наведеного вище, поставлене завдання вирішують тим, що у відомому епіфлуоресцентному мікроскопі, що складається з світлооптичного блоку у вигляді опак-ілюмінатора, оснащеного напівпровідниковим джерелом світла, та оптико-механічної частини, виконаної у вигляді співвісної оптичної системи об'єктив-окуляр із встановленою між окуляром і об'єктивом інтерференційною світлоподільною пластинкою, відповідно до винаходу оптико-механічна система додатково оснащена поляризаційним світлофільтром-аналізатором, який встановлено на окулярі рухомо з можливістю обертання у перпендикулярній до оптичної осі площині. Перелік фігур. Фіг.1. С хема епіфлуоресцентного мікроскопа 1- опак-ілюмінатор; 2 - напівпровідникове джерело світла; 3 - корпус оптико-механічної частини; 4 - об'єктив; 5 - інтерференційна світлоподільна пластинка; 6 – окуляр; 7 - поляризаційний світлофільтр-аналізатор; Фіг.2. Поляризаційна флуоресценція оптично активних речовин різних за природою субстратів: 4 А - мазь "Ферулінова" із вмістом мікрочастинок смоли кореня ферули-смолоносиці; Б - подрібнені шматочки висушеного кореня ферули-смолоносиці; B - мазь "Bensal HPR" (США) з вмістом мікрогранул поліетиленгліколю. Конструктивно епіфлуоресцентний мікроскоп (фіг.1) складається з світлооптичного блоку у вигляді опак-ілюмінатора 1, оснащеного напівпровідниковим джерелом світла 2, вмонтованого в корпус 3 оптико-механічної частини, в якій встановлені елементи оптичної системи об'єктив-окуляр окуляр 4, інтерференційна світлоподільна пластинка 5, окуляр 6 та поляризаційний світлофільтраналізатор 7. Епіфлуоресцентний мікроскоп працює наступним чином. Світловий потік від встановленого в опак-ілюмінаторі 1 напівпровідникового джерела світла 2 відбивається від встановленої в орпусі 3 оптикомеханічної частини під кутом 45° інтерференційної світлоподільної пластинки 5 і спадає вниз через об'єктив 4 на об'єкт дослідження (на фіг.не позначено). Випромінювання індукованої поляризованим світлом поляризаційної флуоресценції об'єкту вздовж оптичної осі через окуляр 6 і аналізатор 7 сприймають органом зору дослідника і реєструю традиційним способом. Обертанням аналізатора 7 у перпендикулярній площині відносно осі оптичної системи забезпечують можливість регулювання флуоресцентного зображення об'єкту. Приклад. Під об'єктив епіфлуоресцентного мікроскопу підвели предметне скло з вміщеним мікропрепаратом, наприклад, кристаликами харчової солі, і ввімкнули джерело світло в опакілюмінаторі. Дивлячись у об'єктив, переконались у тому, що відбитий від скошеної поверхні світлоподільної пластинки під кутом 45° світловий потік спадає вниз на мікропрепарат і, відбиваючись від його поверхні, надходить у об'єктив, передаючи зображення поверхні кристаликів солі в мікропрепараті. Обертанням світлофільтра-аналізатора визначали наявність ефекту поляризації світла за появою ефектів затемнення і просвітлення полю зору, на основі чого робили висновок про готовність епіфлуоресцентного мікроскопу до роботи. Для дослідження за методом поляризаційної флуоресценції з використанням запропонованого епіфлуоресцентного мікроскопу приготували декілька окремих мікропрепаратів, для чого на предметні скельця нанесли тонким шаром мазь "Ферулінову" із вмістом мікрочастинок смоли кореня ферули-смолоносиці, подрібнені шматочки висушеного кореня ферули-смолоносиці, мазь "Bensal HPR" (США) із вмістом мікрогранул поліетиленгліколю. Так, для виготовленої в лабораторних умовах мазі на основі смолянистого соку ферули-смолоносиці (фіг.2 А) характерне хаотичне розташування рідкокристалічних гранул з яскравою флуоресценцією. Аналогічна за характером картина поляризаційної флуоресценції притаманна подрібненим шматочкам висушеного 5 81321 кореня ферули-смолоносиці (фіг.2 Б). З наведеної на мікрофотографії (фіг.2 В) рельєфно вип'ячені інкапсульовані в гелеву матрицю рідкокристалічні гранули поліетиленгліколю з яскравою поляризаційної флуоресценцією, рівномірне розташування яких у площині мікропрепарату характеризує сучасний рівень технології виготовлення мазі "Bensal HPR". Таким чином, конструкція запропонованого епіфлуоресцентного мікроскопу забезпечує значно ширший спектр методичних можливостей завдяки покращенню техніко-експлуатаційних властивостей, ніж у мікроскопа - прототипу, перш за все через можливість реалізації в ході досліджень фізичного принципу поляризаційної флуоресценції. Запропонований епіфлуоресцентний мікроскоп відкриває перспективу впровадження в широку практику вивчення будь-якого матеріалу, у тому числі біологічного з позицій сучасних на укових уявлень про речовини з рідкокристалічними властивостями. Джерела інформації: 1. Пат. 55090 А. Україна. МПК G02В9/08, G02В21/00, Н01J33/00. Епілюмінесцентний мікроскоп /Дем'яненко В.В., Галайчук І.Й.- № 2002043508; Заявл. 26.04.02; Опубл. 15.04.03, Бюл. №4. 2. Бреслер Е. С. Физика и биология. Успехи физических наук, 1975.- Вып.1.- С. 121-122. 3. Платэ Н.Д. Жидкокристаллические полимеры. М., 1988. 4. Конев С.В. Структурная лабильность биологических мембран и регуляторные процессы. - Минск.: «Наука и техника». - 1987. 240с. 5. Жевандров Н.Д. Поляризация света. М: "Наука", 1969. - С. 125-140. 6. В. Уильяме, X. Уильяме. Физическая химия для биологов. Пер. с англ. Под ред. проф. Я.М. Варшавского. М: Мир, 1976.-С.497-498. 6