Fluorescence correlation spectrosco

Fluorescence correlation spectroscopy (FCS) is a correlation analysis of fluctuation of the fluorescence intensity. The analysis provides parameters of the physics under the fluctuations. One of the interesting applications of this is an analysis of the concentration fluctuations of fluorescent particles (molecules) in solution. In this application, the fluorescence emitted from a very tiny space in solution containing a small number of fluorescent particles (molecules) is observed. The fluorescence intensity is fluctuating due to Brownian motion of the particles. In other words, the number of the particles in the sub-space defined by the optical system is randomly changing around the average number. The analysis gives the average number of fluorescent particles and average diffusion time, when the particle is passing through the space. Eventually, both the concentration and size of the particle (molecule) are determined. Both parameters are important in biochemical research, biophysics, and chemistry.

FCS is such a sensitive analytical tool because it observes a small number of molecules (nanomolar to picomolar concentrations) in a small volume (~1μm3).[1] In contrast to other methods (such as HPLC analysis) FCS has no physical separation process; instead, it achieves its spatial resolution through its optics. Furthermore, FCS enables observation of fluorescence-tagged molecules in the biochemical pathway in intact living cells. This opens a new area, "in situ or in vivo biochemistry": tracing the biochemical pathway in intact cells and organs.

Commonly, FCS is employed in the context of optical microscopy, in particular Confocal microscopy or two-photon excitation microscopy. In these techniques light is focused on a sample and the measured fluorescence intensity fluctuations (due to diffusion, physical or chemical reactions, aggregation, etc.) are analyzed using the temporal autocorrelation. Because the measured property is essentially related to the magnitude and/or the amount of fluctuations, there is an optimum measurement regime at the level when individual species enter or exit the observation volume (or turn on and off in the volume). When too many entities are measured at the same time the overall fluctuations are small in comparison to the total signal and may not be resolvable – in the other direction, if the individual fluctuation-events are too sparse in time, one measurement may take prohibitively too long. FCS is in a way the fluorescent counterpart to dynamic light scattering, which uses coherent light scattering, instead of (incoherent) fluorescence.

When an appropriate model is known, FCS can be used to obtain quantitative information such as

diffusion coefficients
hydrodynamic radii
average concentrations
kinetic chemical reaction rates
singlet-triplet dynamics
Because fluorescent markers come in a variety of colors and can be specifically bound to a particular molecule (e.g. proteins, polymers, metal-complexes, etc.), it is possible to study the behavior of individual molecules (in rapid succession in composite solutions). With the development of sensitive detectors such as avalanche photodiodes the detection of the fluorescence signal coming from individual molecules in highly dilute samples has become practical. With this emerged the possibility to conduct FCS experiments in a wide variety of specimens, ranging from materials science to biology. The advent of engineered cells with genetically tagged proteins (like green fluorescent protein) has made FCS a common tool for studying molecular dynamics in living cells.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

กความสัมพันธ์ fluorescence (FCS) เป็นการวิเคราะห์ความสัมพันธ์ของความผันผวนของความเข้ม fluorescence การวิเคราะห์พารามิเตอร์ของฟิสิกส์ภายใต้ความผันผวนของการทาง หนึ่งโปรแกรมที่น่าสนใจของการวิเคราะห์ความผันผวนความเข้มข้นของฟลูออเรสอนุภาค (โมเลกุล) ในโซลูชันได้ ในโปรแกรมประยุกต์นี้ เป็นสังเกต fluorescence ออกจากพื้นที่ย่อย ๆ ในโซลูชันที่ประกอบด้วยจำนวนเล็ก ๆ ของฟลูออเรสอนุภาค (โมเลกุล) ความเข้ม fluorescence คือความเนื่องจากการเคลื่อนที่แบบบราวน์ของอนุภาค ในคำอื่น ๆ จำนวนอนุภาคในพื้นที่ย่อยที่กำหนด โดยระบบแสงเป็นการเปลี่ยนแปลงสุ่มรอบค่าเฉลี่ยจำนวน การวิเคราะห์ให้ค่าเฉลี่ยของจำนวนอนุภาคที่เรืองแสงและเวลาเฉลี่ยแพร่ เมื่ออนุภาคที่จะผ่านช่องว่าง ในที่สุด ความเข้มข้นและขนาดของอนุภาค (โมเลกุล) จะถูกกำหนด พารามิเตอร์ทั้งสองมีความสำคัญในการวิจัยชีวเคมี ชีวฟิสิกส์ได้ และเคมีFCS เป็นเช่นสำคัญวิเคราะห์เครื่องมือเนื่องจากจะพิจารณาจำนวนของโมเลกุล (nanomolar กับความเข้มข้น picomolar) ในปริมาณเล็กน้อย (~ 1μm3) [1] ในทางตรงกันข้ามกับวิธีการอื่น ๆ (เช่นวิเคราะห์ HPLC) FCS มีไม่มีกระบวนการแยกทางกายภาพ แทน มันได้รับความละเอียดของปริภูมิผ่านเลนส์ของ นอกจากนี้ FCS ให้สังเกตโมเลกุลแท็ก fluorescence ในทางเดินชีวเคมีในเซลล์อยู่เหมือนเดิม เปิดใหม่ "ชีวเคมีใน situ หรือในสัตว์ทดลอง": ติดตามทางเดินชีวเคมีในเซลล์เหมือนเดิมและอวัยวะทั่วไป FCS เป็นลูกจ้างในบริบท ของ optical microscopy เฉพาะ Confocal microscopy microscopy สองโฟตอนในการกระตุ้น ในเทคนิคเหล่านี้แสงจะเน้นตัวอย่างและความเข้มวัด fluorescence ผันผวน (เนื่องจากปฏิกิริยาแพร่ ทางกายภาพ หรือเคมี รวม ฯลฯ) จะวิเคราะห์โดยใช้ autocorrelation ขมับ เนื่องจากคุณสมบัติที่วัดหลักเกี่ยวข้องกับขนาดหรือจำนวนของความผันผวน มีระบอบการวัดสูงสุดระดับเมื่อแต่ละชนิดใส่ออกจากไดรฟ์ข้อมูลที่สังเกต (หรือเปิด และปิดในไดรฟ์ข้อมูล) เมื่อวัดจากเอนทิตีมากเกินไปในเวลาเดียวกันความผันผวนโดยรวมมีขนาดเล็ก โดยสัญญาณรวม และไม่อาจที่แก้ไขได้ – ในทิศทางอื่น ๆ ถ้าห่างเกินไปในเวลา เหตุการณ์ผันผวนที่แต่ละวัดหนึ่งจะ prohibitively นาน FCS เป็นแบบเรืองแสงคล้ายกันมากกับแบบไดนามิกแสง scattering ซึ่งใช้ coherent แสง scattering แทน fluorescence (ไม่ติดต่อกัน)เมื่อเป็นที่รู้จักแบบจำลองที่เหมาะสม สามารถใช้ FCS ได้รับข้อมูลเชิงปริมาณเช่นสัมประสิทธิ์การแพร่hydrodynamic รัศมีความเข้มข้นเฉลี่ยอัตราปฏิกิริยาเคมีเดิม ๆเสื้อกล้าม-triplet dynamicsเนื่องจากเครื่องหมายเรืองแสงมาในหลากหลายสี และสามารถถูกผูกไว้โดยเฉพาะให้โมเลกุลเฉพาะ (เช่นโปรตีน โพลิเมอร์ คอมเพล็กซ์โลหะ ฯลฯ), ได้ไปศึกษาการทำงานของแต่ละโมเลกุล (ในถี่ในโซลูชั่นคอมโพสิต) กับการพัฒนาของเครื่องตรวจจับที่สำคัญเช่นหิมะถล่ม photodiodes การตรวจพบสัญญาณ fluorescence มาจากโมเลกุลแต่ละตัวในตัวอย่างสูง dilute ได้กลายเป็นจริง นี้เกิดความสามารถในการดำเนินการทดลอง FCS ในหลากหลาย specimens ตั้งแต่วัสดุศาสตร์ชีววิทยา การมาถึงของเซลล์โปรตีนติดแท็กแปลงพันธุกรรม (เช่นโปรตีนเรืองแสงสีเขียว) ออกแบบได้ทำ FCS เครื่องมือทั่วไปสำหรับการศึกษา dynamics โมเลกุลในเซลล์ชีวิต

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

สเปคโทรสัมพันธ์เรืองแสง (FCS) คือการวิเคราะห์ความสัมพันธ์ของความผันผวนของความเข้มแสง การวิเคราะห์ให้พารามิเตอร์ของฟิสิกส์ภายใต้ความผันผวน หนึ่งในโปรแกรมที่น่าสนใจของเรื่องนี้คือการวิเคราะห์ของความผันผวนของความเข้มข้นของอนุภาคเรืองแสง (โมเลกุล) ในการแก้ปัญหา ในโปรแกรมนี้เรืองแสงที่ปล่อยออกมาจากพื้นที่ขนาดเล็กมากในการแก้ปัญหาที่มีจำนวนเล็ก ๆ ของอนุภาคเรืองแสง (โมเลกุล) เป็นที่สังเกต ความเข้มของแสงจะมีความผันผวนเนื่องจากการเคลื่อนที่ของอนุภาค ในคำอื่น ๆ จำนวนของอนุภาคในพื้นที่ย่อยที่กำหนดโดยระบบแสงที่มีการสุ่มเปลี่ยนรอบจำนวนถัวเฉลี่ย การวิเคราะห์จะช่วยให้ค่าเฉลี่ยของจำนวนอนุภาคเรืองแสงและเวลาการแพร่กระจายโดยเฉลี่ยเมื่ออนุภาคจะผ่านพื้นที่ ในที่สุดทั้งสองความเข้มข้นและขนาดของอนุภาค (โมเลกุล) มีความมุ่งมั่น พารามิเตอร์ทั้งสองมีความสำคัญในการวิจัยทางชีวเคมีชีวฟิสิกส์และเคมี. FCS เป็นเช่นเครื่องมือวิเคราะห์ที่มีความสำคัญเพราะมันตั้งข้อสังเกตเล็ก ๆ จำนวนมากของโมเลกุล (nanomolar ความเข้มข้น picomolar) ในปริมาณขนาดเล็ก (~ 1μm3). [1] ในทางตรงกันข้ามกับคนอื่น ๆ วิธีการ (เช่นการวิเคราะห์ HPLC) FCS มีกระบวนการแยกไม่มีทางกายภาพ แทนก็ประสบความสำเร็จในความละเอียดเชิงพื้นที่ผ่านเลนส์ของ นอกจากนี้ FCS ช่วยให้การสังเกตของโมเลกุลของสารเรืองแสงที่ติดแท็กในวิถีทางชีวเคมีในเซลล์ที่มีชีวิตเหมือนเดิม นี้จะเปิดพื้นที่ใหม่ "ในแหล่งกำเนิดหรือชีวเคมีร่างกาย":. ติดตามวิถีทางชีวเคมีในเซลล์และอวัยวะเหมือนเดิมปกติ FCS เป็นลูกจ้างในบริบทของการใช้กล้องจุลทรรศน์แสงในกล้องจุลทรรศน์ Confocal เฉพาะหรือสองโฟตอนกล้องจุลทรรศน์กระตุ้น ในทั้งเทคนิคแสงมุ่งเน้นไปที่กลุ่มตัวอย่างและความผันผวนของความเข้มแสงวัด (เนื่องจากการแพร่กระจายปฏิกิริยาทางกายภาพหรือทางเคมีรวม ฯลฯ ) มีการวิเคราะห์โดยใช้อัตชั่วขณะ เพราะทรัพย์สินที่วัดหลักที่เกี่ยวข้องกับขนาดและ / หรือปริมาณของความผันผวนที่มีระบอบการปกครองวัดในระดับที่เหมาะสมเมื่อแต่ละชนิดเข้าหรือออกจากการสังเกตปริมาณ (หรือเปิดและปิดในปริมาณ) เมื่อหน่วยงานที่มากเกินไปจะวัดในเวลาเดียวกันความผันผวนโดยรวมที่มีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับสัญญาณรวมและอาจจะไม่ resolvable - ในทิศทางอื่น ๆ ถ้าบุคคลที่มีความผันผวน-เหตุการณ์เบาบางเกินไปในเวลาหนึ่งการวัดอาจใช้เวลาสาหัสเกินไป ยาว FCS เป็นในทางคู่เรืองแสงที่จะกระเจิงแสงแบบไดนามิกซึ่งใช้กันกระเจิงแสงแทน (ไม่ต่อเนื่องกัน) เรืองแสง. เมื่อรูปแบบที่เหมาะสมเป็นที่รู้จักกัน FCS สามารถนำมาใช้เพื่อให้ได้ข้อมูลเชิงปริมาณเช่นค่าสัมประสิทธิ์การแพร่รัศมีอุทกพลศาสตร์ความเข้มข้นเฉลี่ยการเคลื่อนไหว อัตราการเกิดปฏิกิริยาทางเคมีการเปลี่ยนแปลงเสื้อกล้าม-แฝดเพราะเครื่องหมายเรืองแสงมาในความหลากหลายของสีและสามารถจะผูกพันเฉพาะกับโมเลกุลเฉพาะ (เช่นโปรตีนโพลีเมอโลหะคอมเพล็กซ์, ฯลฯ ) ก็เป็นไปได้ที่จะศึกษาพฤติกรรมของแต่ละโมเลกุล ( ในเวลาอันรวดเร็วในการแก้ปัญหาคอมโพสิต) กับการพัฒนาของเครื่องตรวจจับที่สำคัญเช่นหิมะถล่ม photodiodes การตรวจสอบสัญญาณการเรืองแสงที่มาจากแต่ละโมเลกุลในตัวอย่างเจือจางสูงได้กลายเป็นทางปฏิบัติ ด้วยวิธีนี้โผล่ออกไปได้ในการดำเนินการทดลอง FCS ในหลากหลายของตัวอย่างอาหารจากวัสดุศาสตร์ชีววิทยา การปรากฎตัวของเซลล์วิศวกรรมที่มีโปรตีนที่ติดแท็กพันธุกรรม (เช่นโปรตีนเรืองแสงสีเขียว) ได้ทำ FCS เครื่องมือที่พบในการศึกษาการเปลี่ยนแปลงของโมเลกุลในเซลล์ที่มีชีวิต

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ฟลูออเรสเซนซ์สเปกโทรสโกปี ( FCS ) ) คือ การวิเคราะห์สหสัมพันธ์ของความผันผวนของความเข้มของการเรืองแสง . การวิเคราะห์ แสดงพารามิเตอร์ของฟิสิกส์ภายใต้การเปลี่ยนแปลงที่ หนึ่งในโปรแกรมที่น่าสนใจนี้คือการวิเคราะห์ความเข้มข้นของอนุภาคฟลูออเรสเซนต์ ( โมเลกุล ) ในสารละลาย ในโปรแกรมนี้เรืองแสงออกมาจากช่องว่างขนาดเล็กมากในสารละลายที่มีจำนวนน้อยของอนุภาคฟลูออเรสเซนต์ ( โมเลกุล ) เป็นที่สังเกต เรืองแสงเข้มมีความผันผวนเนื่องจากการเคลื่อนที่บราวเนียนของอนุภาค ในคำอื่น ๆจำนวนของอนุภาคในพื้นที่ย่อยที่กำหนดโดยระบบแสงจะสุ่มเปลี่ยนไปจำนวนเฉลี่ยการวิเคราะห์จะช่วยให้จำนวนเฉลี่ยของอนุภาคฟลูออเรสเซนต์และเวลาการแพร่กระจายเฉลี่ย เมื่ออนุภาคถูกผ่านพื้นที่ ในที่สุด ทั้งปริมาณและขนาดของอนุภาค ( โมเลกุล ) มุ่งมั่น ทั้งค่าสำคัญในการวิจัยชีวฟิสิกส์ ชีวเคมีและเคมี .

เป็นเครื่องมือวิเคราะห์ FCS อ่อนไหวเพราะสังเกตตัวเลขขนาดเล็กของโมเลกุล ( nanomolar ปริมาณ picomolar ) ในปริมาณขนาดเล็ก ( ~ 1 μ M3 ) [ 1 ] ในทางตรงกันข้ามกับวิธีการอื่น ๆ ( เช่นการวิเคราะห์ HPLC ) FCS ได้ไม่แยกกระบวนการทางกายภาพ แทน มันใช้ความละเอียดของพื้นที่ผ่านทางทัศนศาสตร์ นอกจากนี้ช่วยให้สามารถตรวจสอบการโพสต์ของ FCS ของชีวเคมีในเซลล์มีชีวิตเหมือนเดิม เปิดพื้นที่ใหม่ " ในแหล่งกำเนิดหรือทางชีวเคมี " โดย : ติดตามชีวเคมีในเซลล์ปกติและอวัยวะ

ปกติ , FCS เป็นลูกจ้างในบริบทของแสงที่ใช้โดยเฉพาะ หรือ two-photon ด้วยกล้องจุลทรรศน์และกล้องจุลทรรศน์ .ในเหล่านี้เทคนิคแสงเน้นตัวอย่างและวัดความเข้มของการเรืองแสง ( เนื่องจากการแพร่กระจาย , ปฏิกิริยา , การรวม , ฯลฯ ทางกายภาพหรือทางเคมี ) วิเคราะห์ข้อมูลโดยใช้ข้อมูลชั่วคราว เพราะวัดแห่งนี้เป็นหลักที่เกี่ยวข้องกับขนาดและ / หรือปริมาณของของมีระบอบการปกครองที่เหมาะสมการวัดระดับเมื่อชนิดบุคคลเข้าหรือออกจากการสังเกตปริมาณ ( หรือเปิดและปิดได้ในเล่ม ) เมื่อองค์กรมากเกินไป จะวัดในเวลาเดียวกัน ความผันผวนโดยรวมมีขนาดเล็กเมื่อเปรียบเทียบกับสัญญาณทั้งหมดและอาจไม่สามารถ resolvable –ในทิศทางอื่น ๆ ถ้าเหตุการณ์ของบุคคลจำนวนน้อยเกินไปในเวลาหนึ่งการวัดอาจใช้เวลา prohibitively นานเกินไป FCS เป็นในทางที่คล้ายกันเรืองแสงแบบไดนามิก การกระจายแสง ที่ใช้เชื่อมโยงกัน การกระจายแสงแทน ( แบบ ) นี้

เมื่อเหมาะสมเป็นที่รู้จัก , FCS สามารถใช้เพื่อให้ได้ข้อมูลเชิงปริมาณ เช่น การกระจายค่า




ขนาดรัศมีเฉลี่ยดัชนีความเข้มข้นของปฏิกิริยาทางเคมีอัตรา
พลวัต triplet เสื้อกล้าม
เพราะเครื่องหมายเรืองแสงมาในหลากหลายสี และสามารถเฉพาะผูกกับโมเลกุลที่เฉพาะเจาะจง ( เช่น โปรตีน และสารประกอบเชิงซ้อนโลหะ ฯลฯ ) , มันเป็นไปได้ที่จะศึกษาพฤติกรรมของบุคคล ( ในการแก้ไขอย่างรวดเร็วในคอม )กับการพัฒนาของเครื่องตรวจจับความไว เช่น หิมะถล่ม photodiodes ตรวจจับสัญญาณนี้มาจากโมเลกุลแต่ละระดับเจือจางตัวอย่างได้กลายเป็นจริง เรื่องนี้เกิดความเป็นไปได้ในการทดลอง FCS ในความหลากหลายของตัวอย่าง ตั้งแต่ วัสดุศาสตร์ ชีววิทยา .การมาถึงของวิศวกรรมทางพันธุกรรมเซลล์กับแท็กโปรตีน ( เช่นโปรตีนเรืองแสงสีเขียว ) ได้สร้างเครื่องมือเพื่อศึกษา FCS ทั่วไปพลวัตโมเลกุลในเซลล์ที่มีชีวิต