חקירת רגישויות זמן חיים פלואורסצנטי לסביבות שונות

Investigation of fluorescence lifetime sensitivities to different environments

תיאור הפרויקט:

במערכת FLIM (תמונת זמני חיים של פלואורסנציה) הפועלת במישור התדר, עוצמת האור הפוגעת בדגימה פלואורסצנטית מאופננת בתדר גבוה. בשל כך, עוצמת האור הפלואורסצנטי הנפלט ע"י הדגימה מאופנן גם כן. לכן ניתן לחשב את זמן חיים הפלואורסצנטי ע"י חילוץ הפרש הפאזה בין עוצמת האות הפלואורסצנטי המתקבל בגלאי לבין עוצמת האור הפוגע בדגימה, וע"י הניחות באמפליטודה שלו. כיום משתמשים במערכת FLIM  על מנת לזהות מצבים פיסיולוגיים שונים (זיהוי תאים נורמליים, תאי דלקת ותאים סרטניים). זמני החיים של פלואורסנציה מסוגלים להעיד על שינוי סביבת הפלורופורים אותם אנחנו בודקים (בתמיסות או בדגימות ביולוגיות) לדוגמה שינוי רמת חומציות pH, צמיגות, קוטביות וכו'. 
בפרויקט זה נרצה לבחון בצורה פרטנית את קשר בין הסביבה המארחת את הצבען הפלואורסנטי לבין ערכי זמן החיים ולאפיין אותו באמצעות מודל מתמטי ומודלים נוספים מתוך חקירת קשר זה נוכל ללמוד יותר על שינויי זמני החיים בדגימות ביולוגיות ולהפיק מידע בעל ערך לעוסקים בזה.

תכולת הפרויקט:

• למידת מערכת FLIM  במישור התדר והפעלתה.
• סקר ספרותי מלא על הגורמי המשפיעים על זמן החיים הפלואורסצנטי (היבטים פיסיקליים כימיים ופיסיולוגיים).
• ביצוע מדידות במערכת FLIM  במישור התדר עבור הפרמטרים הנחקרים. 
• בניית מודל פיסיולוגי עבור התוצאות שהתקבלו.
• פרויקט מצטיין- בחינת מודל זה בדגימות ביולוגיות (כגון תאים נורמליים וסרטניים) והסקת המסקנות הנדרשות.

דרישות:

מבוא לאופטיקה מודרנית ואלקטרו-אופטיקה
בניית סימולציות במטלב.
עדיפות לבעלי ידע בכימיה בסיסית.

בשיתוף עם: ד"ר טרכטנברוט לובה. ראש מחלקת הציטוגנטיקה בבי"ח תל השומר.  פרופ' ניצה כהן, הפקולטה לרפואה, אוניברסיטת תל אביב, בי"ח בלינסון.

מקורות:

1.    Philip, J., Carlsson, K., Theoretical investigation of the signal-to-noise ratio in Fluorescence lifetime imaging.J. Opt. Soc. Am. A., 2003. 20(2): p. 368.
2.    N. Boens, W. Qin, N. Basarić, J. Hofkens, M. Ameloot, J. Pouget, J.-P. Lefèvre, B. Valeur, E. Gratton, M. vandeVen, N. D. Silva, Y. Engelborghs, K. Willaert, A. Sillen, G. Rumbles, D. Phillips, A. J. W. G. Visser, A. van Hoek, J. R. Lakowicz, H. Malak, I. Gryczynski, A. G. Szabo, D. T. Krajcarski, N. Tamai and A. Miura, "Fluorescence Lifetime Standards for Time and Frequency Domain Fluorescence Spectroscopy," Analytical Chemistry 79(5), 2137-2149 (2007).
3.    A. T. N. Kumar, S. B. Raymond, B. J. Bacskai and D. A. Boas, "Comparison of frequencydomain and time-domain fluorescence lifetime tomography," Opt. Lett. 33(5), 470-472 (2008)
4.    Lior Turgeman and Dror Fixler, Photon efficiency optimization in time correlated single photon counting technique for fluorescence lifetime imaging systems, IEEE Trans Biomed Eng (2013), PMID 23322753.
5.    Lior Turgeman and Dror Fixler, The influence of dead time related distortions on live cell fluorescence lifetime imaging (FLIM) experiments, J. Biophotonics 1-11 DOI 10.1002/jbio.201300018 (2013).

דוא"ל: gilad.yahav@gmail.com