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Autofluorescencia

Micrografía de papel autofluorescente bajo iluminación ultravioleta . Las fibras individuales de esta muestra tienen un diámetro de alrededor de 10 μm .

La autofluorescencia es la emisión natural de luz por estructuras biológicas como las mitocondrias y los lisosomas cuando han absorbido luz, y se utiliza para distinguir la luz procedente de marcadores fluorescentes añadidos artificialmente ( fluoróforos ). [1]

Las moléculas autofluorescentes observadas con mayor frecuencia son el NADPH y las flavinas ; la matriz extracelular también puede contribuir a la autofluorescencia debido a las propiedades intrínsecas del colágeno y la elastina . [1]

Generalmente, las proteínas que contienen una mayor cantidad de los aminoácidos triptófano , tirosina y fenilalanina muestran cierto grado de autofluorescencia. [2]

La autofluorescencia también se produce en materiales no biológicos presentes en muchos papeles y textiles. Se ha demostrado que la autofluorescencia del papel moneda estadounidense es un medio para distinguir la moneda falsa de la auténtica. [3]

Microscopía

Una imagen multiespectral del tejido del intestino de un ratón , que muestra cómo la autofluorescencia puede ocultar varias señales de fluorescencia.

La autofluorescencia puede ser problemática en la microscopía de fluorescencia . Se aplican a las muestras tinciones que emiten luz (como anticuerpos marcados con fluorescencia) para permitir la visualización de estructuras específicas.

La autofluorescencia interfiere con la detección de señales fluorescentes específicas, especialmente cuando las señales de interés son muy tenues: hace que se vuelvan visibles estructuras distintas a las de interés.

En algunos microscopios (principalmente microscopios confocales ), es posible utilizar diferentes tiempos de vida de los estados excitados de los marcadores fluorescentes añadidos y las moléculas endógenas para excluir la mayor parte de la autofluorescencia.

Imágenes de microscopía de súper resolución de autofluorescencia/nanoscopia óptica de estructuras celulares que son invisibles con microscopía óptica confocal

En algunos casos, la autofluorescencia puede realmente iluminar las estructuras de interés o servir como un indicador de diagnóstico útil . [1]

Por ejemplo, la autofluorescencia celular se puede utilizar como indicador de citotoxicidad sin necesidad de añadir marcadores fluorescentes. [4]

La autofluorescencia de la piel humana se puede utilizar para medir el nivel de productos finales de glicación avanzada (AGE), que están presentes en mayores cantidades durante varias enfermedades humanas . [5]

Autofluorescencia en piel de plátano bajo diferentes condiciones de luz.

Los sistemas de imágenes ópticas que utilizan imágenes multiespectrales pueden reducir la degradación de la señal causada por la autofluorescencia y, al mismo tiempo, agregar capacidades de multiplexación mejoradas. [6]

La microscopía de súper resolución SPDM reveló objetos celulares autofluorescentes que no son detectables en condiciones de imágenes de fluorescencia convencionales. [7]

Moléculas autofluorescentes

Las sustancias luminosas en el tejido animal son, por inclusión taxonómica, también luminosas en el tejido humano .

Véase también

Referencias

  1. ^ abc Monici, M. (2005). "Investigación y aplicaciones diagnósticas de la autofluorescencia de células y tejidos". Biotechnology Annual Review . 11 : 227–256. doi :10.1016/S1387-2656(05)11007-2. ISBN 9780444519528. Número de identificación personal  16216779.
  2. ^ abcde Menter, Julian M. (2006). "Dependencia de la temperatura de la fluorescencia del colágeno". Photochemical & Photobiological Sciences . 5 (4): 403–410. doi :10.1039/b516429j. PMID  16583021. S2CID  34205474.
  3. ^ Chia, Thomas; Levene, Michael (17 de noviembre de 2009). "Detección de billetes estadounidenses falsificados mediante el tiempo de vida intrínseco de la fluorescencia". Optics Express . 17 (24): 22054–22061. Bibcode :2009OExpr..1722054C. doi : 10.1364/OE.17.022054 . PMID  19997451.
  4. ^ Fritzsche, M.; Mandenius, CF (septiembre de 2010). "Enfoques de detección basados ​​en células fluorescentes para pruebas de toxicidad". Anal Bioanal Chem . 398 (1): 181–191. doi :10.1007/s00216-010-3651-6. PMID  20354845. S2CID  22712460.
  5. ^ Gerrits, EG; Smit, AJ; Bilo, HJ (marzo de 2009). "AGEs, autofluorescencia y función renal". Nephrol. Dial. Trasplante . 24 (3): 710–713. doi : 10.1093/ndt/gfn634 . PMID  19033250.
  6. ^ Mansfield, James R.; Gossage, Kirk W.; Hoyt, Clifford C.; Levenson, Richard M. (2005). "Eliminación de autofluorescencia, multiplexación y métodos de análisis automatizados para imágenes de fluorescencia in vivo". Journal of Biomedical Optics . 10 (4): 041207. Bibcode :2005JBO....10d1207M. doi : 10.1117/1.2032458 . PMID  16178631. S2CID  35269802.
  7. ^ Kaufmann, R.; Müller, P.; Hausmann, M.; Cremer, C. (2010). "Obtención de imágenes de estructuras intracelulares sin etiquetas mediante microscopía de localización". Micron . 42 (4): 348–352. doi :10.1016/j.micron.2010.03.006. PMID  20538472.
  8. ^ ab Georgakoudi, I.; Jacobson, BC; Müller, MG; Sheets, EE; Badizadegan K.; Carr-Locke, DL; et al. (1 de febrero de 2002). "NAD(P)H y colágeno como biomarcadores fluorescentes cuantitativos in vivo de cambios precancerosos epiteliales". Cancer Research . 62 (3): 682–687. PMID  11830520.
  9. ^ abcde Zipfel, WR; Williams, RM; Christie, R.; Nikitin, AY; Hyman, BT; Webb, WW (10 de junio de 2003). "Microscopía de emisión intrínseca de tejido vivo utilizando fluorescencia nativa excitada por múltiples fotones y generación de segundo armónico". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 100 (12): 7075–7080. Bibcode :2003PNAS..100.7075Z. doi : 10.1073/pnas.0832308100 . PMC 165832 . PMID  12756303. 
  10. ^ Schönenbrücher, Holger; Adhikary, Ramkrishna; Mukherjee, Prasun; Casey, Thomas; Rasmussen, Mark; Maistrovich, Frank; et al. (2008). "Método basado en fluorescencia, que explota la lipofuscina, para la detección en tiempo real de tejidos del sistema nervioso central en carcasas bovinas". Journal of Agricultural and Food Chemistry . 56 (15): 6220–6226. doi :10.1021/jf0734368. PMID  18620407.
  11. ^ Donaldson, Lloyd; Williams, Nari (febrero de 2018). "Obtención de imágenes y espectroscopia de fluoróforos naturales en agujas de pino". Plantas . 7 (1): 10. doi : 10.3390/plants7010010 . PMC 5874599 . PMID  29393922. 
  12. ^ Gallas, James M. y Eisner, Melvin (mayo de 1987). "Fluorescencia de la melanina: dependencia de la longitud de onda de excitación y la concentración". Fotoquímica y fotobiología . 45 (5): 595–600. doi :10.1111/j.1751-1097.1987.tb07385.x. S2CID  95703924.