השוואה בין מערכות FLIM במישור התדר ובמישור הזמן

Frequency versus time domain FLIM

תיאור: 

מערכת FLIM (תמונת זמני חיים של פלואורסנציה) הפועלת גם במישור הזמן וגם במישור התדר, היא מערכת לחילוץ התפלגות זמני החיים של הפלואורסנציה בדגימה נתונה. זמני החיים של הפלואורסנציה מסוגלים להעיד על שינוי בסביבת הפלורופורים אותם אנחנו בודקים (בתמיסות או בדגימות ביולוגיות) לדוגמה שינוי רמת חומציות (pH), צמיגות, קוטביות ועוד... 

לכן כיום נעשה שימוש נרחב לזיהוי מצבים פיסיולוגים שונים בתאים ביולוגיים (לדוגמה הבחנה בין תאים נורמליים, תאי דלקת ותאים סרטניים- מפורט להלן במקורות). מעבדתנו הצליחה בעבר להראות כיצד שינוי בזמן החיים הפלואורסצנטי המתקבל במערכת FLIM במישור התדר מסוגל לגלות נוכחות של גידול מוח מסוג מדולבלסטומה וגרורותיו בנוזל עמוד השדרה, לזהות הפרעות כרומוזומליות בילדים חולי לוקמיה, זיהוי נוכחות של תאי דלקת ועוד... 

נרצה להעמיק לבחון בצורה פרטנית את הקשר בין זמן החיים הפלואורסצנטי לסביבות הביולוגית והכימיות השונות ולאפיין אותו אם באמצעות מודל מתמטי ואם באמצעות מודל אחר. מתוך חקירת קשר זה נוכל ללמוד יותר על שינויי זמני החיים בדגימות ביולוגיות ולהפיק מידע בעל ערך לעוסקים בזה.

נרצה בנוסף לבצע השוואה עבור פרויקטים שונים שבוצעו בעבר במישור התדר גם במערכת במישור הזמן ולגלות האם והיכן יש יתרונות למערכת זו. 

דבר זה יכול להועיל ליצירת שיטה חדשנית ומהירה לסיווג תאים. 

תכולה:

• סקר ספרותי מלא על עולם הפלואורסנציה בכלל ועל הגורמים המשפיעים על זמן החיים הפלואורסצנטי בפרט (היבטים פיסיקליים כימיים ופיסיולוגיים).
• ביצוע מדידות במערכות FLIM במישור הזמן ובמישור התדר עבור הפרמטרים הנחקרים. 
• בניית מודל פיסיולוגי/ מתמטי עבור התוצאות שהתקבלו.
• בחינת מודל זה בדגימות ביולוגיות (כגון תאים נורמליים וסרטניים), הסקת המסקנות הנדרשות והשוואת הביצועים עבור שתי המערכות.

דרישות:

מבוא לאופטיקה מודרנית ואלקטרו-אופטיקה, מבוא ללייזרים.

מקורות:

ניתן למצוא ב-google scholar 

1. Yahav, G., Hirshberg, A., Salomon, O., Amariglio, N., Trakhtenbrot, L. and Fixler, D., 2016. Fluorescence lifetime imaging of DAPI‐stained nuclei as a novel diagnostic tool for the detection and classification of B‐cell chronic lymphocytic leukemia. Cytometry Part A, 89(7), pp.644-652.
2. Yahav, Gilad, Dror Fixler, Sivan Gershanov, and Nitza Goldenberg-Cohen. "A novel method for sensing metastatic cells in the CSF of pediatric population with medulloblastoma by frequency domain FLIM system." In SPIE BiOS, pp. 97210T-97210T. International Society for Optics and Photonics, 2016.
3. Berezin, M.Y. and Achilefu, S., 2010. Fluorescence lifetime measurements and biological imaging. Chemical reviews, 110(5), pp.2641-2684.
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).