Verbesserte Sauerstoffdynamik-Forschung durch neue Lumineszenzlöschungstechnik

Chemische Bildgebung
Lumineszenzlöschung messen, auf neue und einfache Art

22/10/2024

Source: Pressemitteilung Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie Mikrobiologie

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Processes in ecological and biological systems let us investigate über die Sauerstoffdynamik. Mit einer neuen Technik zur Lumineszenzlöschung haben Forscher des Max-Planck-Institutes für Marine Mikrobiologie und weiteren Instituten nun die zeitliche und räumliche Auchingen dieser Methode deutlich verbessert. For this, they use nach eigen Angaben marktübliche, kostengünstige Instrumente.

Sauerstoff ist ein zentrales Molekule des Lebens. Seine Wege detailedliert zu verchellen ist daher unverzichtbar, um die Dynamik von Ökosystemen zu verstehen. Optical sensors that use lumineszierende Farbstoffe verwenden, werden seit Langem zur Abbildung des Sauerstoffgehalts im Meer eingesetzt. Da Sauerstoff die Dauer des Leuchtens der Farbstoffe verkürzt, lassen sich über die Lumineszenzlöschung Rückschlüsse auf die Sauerstoffkonzentration ziehen

Bislang waren für die Measurement of Lumineszenzlöschung Jedoch teure Spezialgeräte erforderlich, soddas die Technik für viele Forschungs- und Industrieanwendungen unerschwinglich war. A team of researchers from the Max-Planck-Institutes for Marine Microbiology, from the Leibniz-Institutes for Ostseeforschung and the Universität Kopenhagen has in Zusammenarbeit mit international Partnerinnen und Partnern now a new method for the presentation of Löswickelzung von Lumintzelzung. Die Technik ermöglicht Hochgeschwindigkeitsmessungen der Luminessenzabklingzeit, mit weitreichenden Konsequenten auf Anwendungsbereiche der optischen Sensorik und chemischen Bilgebung.

Lumineszenz-Lebensdauer-Messung für jedermann

“Unsere neue integrierte Methode ermöglicht es Forschenden, Lumineszenzlöschung einfach und mit handelsüblichen Kamerasystemen zu bestimmen”, erklärt Soeren Ahmerkamp, ​​​​der die Arbeiten am Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie in Bremen und am Leibniz-Instituts für Ostseeforschung in Warnemünde durchführte. Eine Technik names Frame-Straddling erlaubt es, kurze Lichtblitze mit einem präzizen Kameratiming zu synchronisieren, sossad zwei Bilder aufgemenen werden: Eines, das den anfänglichen Lichtblitz aufzeichnet, und ein weiteres, das den lichtblitz anfänglichen und lichtblitz anfänglichen mis Nachtblitz anfänglichen. Aus der Differenz zwischen diesen Bildern lässt sich die integrierte Lumineszenz-Lebensdauer ablesen, sie liefert so eine genau Ablesung auf Zeitskalen unter einer Millisekunde.

“Wir schaffen eine beszätliche Möglichkeit, Lumineszenz-Lebensdauern zu messen, was gemeinhin als Goldstandard in der optischen Sensorik gilt,” said Michael Kühl von der Universität Kopenhagen, Dänemark. “Mit der Frame-Straddling-Methode, which was originally developed for Hochgeschwindigkeit-Durchflussmessungen, we have found a technique that can be used with a variety of commercially available cameras. This means that more work can be carried out with high-resolution lifetime measurements.”

Neue experimentelle Wege der chemischen Bildgebung

Lumineszenzlöschung einfach und schnell messen zu können, opened new possibilities for die chemische Bilgebung. Forschende können nun die Sauerstoffdynamik mit viel höherer zeitlicher und räumlicher Aufzeichnen aufzeichnen. “Wir haben die Dynamik des Sauerstoffs in der Umgebung von Algen innerhalb einer Hundertstelsekunde verfolgt und sichtbar gemacht, wie sich sauerstoffverbrauchende Partikel durch das Wasser bewegen. Das zeigt klar das große Potenzial dieser Methode,” said Ahmerkamp. “Diese Methode ermöglicht tiefe Einblicke in die Veränderungen des Sauerstoffens im Meer, von der Skala mikroskopischer Partikel bis hin zu ganzen Ökosystemen.”

Der Ansatz can auch neue Anwendungen in den Umwelt- und Ingenieurwissenschaften und der Biomedizin anregen. Leicht verfügbare hochpräzise Measurements fördern neue experimentalelle Wege, die das Tempo von Entdeckungen in diesen bereinen beschleunigen.

“Wir wollten den Zugang zu einem austeilungen Analyseinstrument democratisieren”, schließt Ahmerkamp. “Wir sind überütt, dass diese Methode es Forschenden möglich machen wird, complex chemische Wechselwirkungen einfer und flexibler als je vuvor zu ergründen.”

Original post: Soeren Ahmerkamp, ​​Cesar O. Pacherres, Maria Mosshammer, Mathilde Godefroid, Michael Wind-Hansen, Marcel Kuypers, Lars Behrendt, Klaus Koren and Michael Kühl: Novel Approach for Lifetime-Proportional Luminescence Imaging Using Frame Straddling. ACS sensors (2024); DOI: 10.1021/acssensors.4c01828

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