Флуоресцентная это: Разница между флуоресцентной и люминесцентной краской: что и когда светится

Содержание

что это такое, светится ли в темноте аэрозольная краска в баллончиках, бесцветные и белые составы, отличия от люминесцентной

Во время ремонтных работ, оформления интерьера, дизайнеры и мастера используют флуоресцентную краску. Что это такое? Светится ли в темноте аэрозольная краска в баллончиках?

Ответы на эти и другие вопросы, касающиеся флуоресцентной краски, даст данная статья.

Что это такое?

Флуоресцентные лакокрасочные покрытия, или краски на основе люминофора – это особый вид материалов, который отличается особой реакцией на лучи света. При направлении на краску простых световых лучей или ультрафиолета происходит увеличение объема изображения и во много раз увеличивается яркость.

Использование флуоресцентных красок стало частым в работе художников-оформителей, дизайнеров, которые превращают обычные серые помещения в пространство, привлекающее внимание и вызывающее восторг.

Свойства

Флуоресцентные краски наделены особыми свойствами – люминесценцией. Это эффект особого свечения в ночное время суток. В течение дня поверхность, окрашенная этой краской, накапливает световую энергию, а ночью ее отдает. Переливаться различными оттенками и отсвечивать в темноте окрашенная поверхность способна до двенадцати часов

.

Под ультрафиолетом светится все вокруг. Чтобы зарядиться свечением на всю ночь, ей достаточно 15 минут дневного света.

Помимо этого, входящий в состав лакокрасочного изделия пигмент обладает еще одним уникальным свойством – придает окрашенной поверхности или рисунку кислотную цветовую насыщенность. Цветовая гамма широкая – от малинового до лимонного оттенка.

К уникальным свойствам флуоресцентных красящих средств можно причислить:

  • Светоотражательный эффект, который может достичь 150-300%. Чтобы понимать уникальность, следует сравнить этот эффект с обычной краской, у которой он едва доходит до 85%.
  • Полная безопасность в использовании, поскольку отсутствуют вредные компоненты в составе.
  • Эффект свечения в темноте может сохраняться достаточно долго.

Чем отличается от люминесцентной?

Светящиеся краски давно заняли свое почетное место в современном мире, навсегда поселившись во многих отраслях и направлениях. Граней применения красок на сегодняшний день попросту не существует – их используют на суше, под водой, в космосе.

Существует два вида светящихся лакокрасочных покрытий, имеющих существенные отличия:

  • люминесцентные;
  • флуоресцентные.

Люминесцентная краска – это лакокрасочный материал, в основе которого лежит люминофор. Изделия или поверхности, окрашенные ей, светятся в темноте. Часто применяется художниками для создания рисунков, картин. Содержащийся в ней пигмент на протяжении дня питается солнечной энергией или ярким искусственным освещением, а ночью освещает и окрашенную поверхность, и все вокруг.

К особенностям этой краски можно отнести:

  • величину пигмента, равную пяти микронам;
  • гладкость и идеальную ровность поверхности, на которую нанесена краска;
  • получасовую подпитку для 12-часового свечения;
  • наличие зеленоватого и голубоватого свечения, которое присутствует благодаря люминофору;
  • длительный срок службы краски, который доходит до 30 лет;
  • морозоустойчивость;
  • влагоустойчивость;
  • отсутствие токсичных веществ, негативно влияющих на здоровье человека;
  • высокую стоимость.

Флуоресцентная краска – красящий материал, который не питается солнечной энергией, а сияет под воздействием ультрафиолетовых лучей. Флуоресцент, входящий в состав, не светится, а лишь отражает световой спектр.

Особенностями такой краски является:

  • непрерывное свечение под действием ультрафиолетовых лучей;
  • цветовая палитра включает в себя восемь ярких цветов, а также много различных оттенков, образующихся при смешивании красок;
  • величина пигмента готовой краски достигает 75-ти микрон;
  • при попадании солнечных лучей флуоресцентная краска тускнеет и выгорает;
  • не выдерживает высоких температурных режимов, при перепаде просто разрушается;
  • доступный ценовой сегмент.

Если говорить о том, вредна ли светящаяся краска для здоровья, ответ очевиден – нет, поэтому спектр применения ее очень широк.

Виды

На сегодняшний день флуоресцентная краска представлена на рынке четырьмя основными типами:

  • Акриловая эмаль для использования в декорировании помещений. Часто применяется при обновлении или изменении интерьера.
  • Акриловая эмаль, которая предназначена для покраски фасадов домов.
  • Аэрозольная краска, в состав которой входит уретан и алкидан. Она является универсальным лакокрасочным покрытием. Выпускается такой вид покрытия в баллончиках, удобных для использования.
  • Невидимые краски. Они практически незаметны на светлых поверхностях, но это в дневное время. В темное время суток они приобретают белесый оттенок в виде хаотичных разводов. Их часто используют дизайнеры в эксклюзивных проектах. Применение такая краска нашла и в подсвечивании дорожных знаков.

Эмаль для декора предметов интерьера наноситься может практически на любую поверхность, будь-то древесина, гипсокартонные поверхности, бумага, камень. Исключением являются поверхности из пластика и металл.

Цветовой оттенок акриловой эмали определяется ее составом, который включает в себя акрил как основу и люминесцентные пигментные частицы. Новые оттенки получаются путем смешивания существующей цветовой гаммы.

Краска не имеет неприятного резкого запаха. Она не является токсичной. К недостаткам можно отнести низкую влагоустойчивость, поэтому ее лучше не использовать в ванной комнате, бассейне.

Акриловая эмаль, предназначенная для покраски фасадов зданий, очень стойкая, выдерживает различный температурный режим. Она не поддается выгоранию и достаточно стойкая по отношению к средствам очистки и дезинфекции. Помыть окрашенный такой эмалью дом не составит труда.

Фасадная краска не имеет запахов. У нее отличная паропроницаемость. Она хорошо ложится на бетонную поверхность, оцинкованный металл, чего не скажешь о многих других видах лакокрасочных покрытий.

Если предназначением краски является рисование картины на стене дома, то ее предварительно нужно разбавить жидкостью (обычная вода).

Аэрозольная краска, относящаяся к классу универсальных красящих средств, имеет широкий спектр использования. Они применяются при внутренних и наружных работах. Процесс нанесения такой краски упрощен за счет того, что она выпускается в небольших баллончиках. Аэрозольное красящее средство можно наносить на многие виды поверхности:

  • стекло;
  • пластик;
  • дерево;
  • поверхность стен.

Они идеальны для применения в ванной комнате, бассейне, туалете, поскольку у них самая высокая пароустойчивость.

Краска-невидимка – очень популярный вид лакокрасочного покрытия. У нее богатая цветовая гамма. Обычные белые стены или потолки в дневное время волшебным образом превращаются в шедевры дизайнеров и художников ночью, отблескивая различными цветами. Все это благодаря ультрафиолету.

Цвета

Цветовая палитра флуоресцентной краски представлена небольшим количеством цветов, среди которых желтая, красная, синяя, оранжевая, белая, фиолетовая. Удивителен тот факт, что фиолетовый оттенок является самым блеклым из всей представленной цветовой палитры.

Цвет может меняться и от начального бесцветного доходить до кислотного тона, а когда действие ультрафиолетовых лучей проходит, кислота вновь становится бесцветной. Также ахроматические (бесцветные) цвета превращаются удивительным образом в желтый, зеленый, оранжевый тон.

Все флуоресцентные краски делятся на хроматические и ахроматические. Хроматические дают усиление тона за счет действия ультрафиолетовых лучей. Например, красная краска становится еще более яркой и насыщенной, но тон не меняет. Ахроматические краски – это превращение бесцветных тонов в насыщенные. Например, была бесцветной, а стала ярко-оранжевой.

Также флуоресцентные лакокрасочные покрытия имеют свойство перевоплощения из одного оттенка в иной – был синий, стал зеленый. Невидимая или прозрачная флуоресцентная краска не имеет собственного цвета при дневном свете. Оттенок появляется в ночное время суток.

Производители

Известными производителями аэрозольных красящих материалов в баллончиках являются два бренда – Kudo и Bosny. Также в специализированных точках продаж данного вида продукции можно встретить такие торговые марки, как Noxton, New Ton, Acmelight, Tricolor, «Чемпион» и прочие.

Страны-производители, хорошо зарекомендовавшие себя на рынке флуоресцентных красящих средств – Польша, Украина, Россия.

Применение

Сфера применения светящихся красящих материалов очень велика. Она пришла к нам из давних времен. Когда-то нею пользоваться любили африканские племена, разрисовывая свои тела и лица. Постепенно необычный красящий материал стал популярен во всей Европе, а затем и во всем мире.

В живописи развито отдельное направление – флоуресцентное. Его представителями являются талантливые живописцы А. Томпсон, Б. Варнайтэ.

На сегодняшний день сложно назвать среду, где краски не используются, потому что их применение дозволено и необходимо повсюду.

Сферы, где часто используется светящаяся краска:

  • Декорирование стен, потолков, фасадов зданий.
  • Художественное оформление общественных заведений (ночные клубы, рестораны, кафе).
  • Изобразительное искусство и живопись.
  • Оформление предметов мебели и интерьера. Реставрация старой мебели.
  • Боди-арт, включая маникюр и макияж. Аквагрим. Татуаж.
  • Украшение композиций из живых и искусственных цветов.
  • Покраска текстиля, включая предметы одежды.
  • Окрашивание кожгалантереи, сумок, рюкзаков.
  • Покраска фасадов, заборов, деревянных беседок.
  • Реклама. Применение на упаковке, этикетках, наклейках, баннерах.
  • Автотюнинг и аэрография.
  • Велотюнинг.
  • Использование в спецодежде и дорожных знаках.

Помимо всего перечисленного, краску можно увидеть на посуде, сувенирах, бытовой технике. Сфера криминалистики давно использует их в своей работе.

Производители товаров для детей применяют светящиеся краски для привлечения внимания детской аудитории. С помощью краски-невидимки производители наносят защитные маркировки на свои товары, таким образом ограждая себя от подделок.

Творческие люди рисуют картины, панно. Прекрасно смотрятся елочные игрушки, расписанные светящимися красками, разрисованные статуэтки и прочие фигурки. Киноиндустрия и шоу-бизнес тоже не обходится без флуоресцентных красящих материалов

Красящие средства, как и любые иные материалы, нужно уметь правильно выбрать. Во-первых, нужно точно понимать, зачем они нужны, а во-вторых, знать, где будут применены. Если цель поставлена, тогда можно определиться с видом, а только потом выбирать оттенки.

Еще больше информации о флуоресцентной краске смотрите в видео ниже.

что это такое, чем отличается от люминесцентной


В последние годы набирает популярность флуоресцентные краски, что это такое знают даже дети. Безвредные для человека, химически нейтральные красители используют для оформления игрушек, одежды. Отражающие ультрафиолет смеси используют для дорожной разметки, знаков, указателей, используют в оформлении интерьеров, фасадов.

Флуоресцентные краски — что это такое

Феномен свечения под воздействием УФ-волн изучен физиками еще в прошлом веке. Флуоресценция – способность интенсивно отражать световые волны. Стало привычным понятие «флуоресцентный цвет», это такой яркие, кислотные желтые, оранжевые или зеленые расцветки. При естественном освещении флуоресцентные красители выглядят как обычные краски. Когда преобладает УФ-диапазон спектра, становятся кричащими. В полной темноте окрашенные поверхности невидимые, заметны при включении УФ-ламп, светоотдача пигментов возрастает до 100%.

В полной темноте окрашенные поверхности невидимые, заметны при включении УФ-ламп, светоотдача пигментов возрастает до 100%.

Чем отличаются от люминисцентных

Состав с люминофором, испускающим световые волны, называется «люминесцентная краска». Если вместо белого люминоформного пигмента используется желтоватый фосфор, значит, получаются фосфоресцирующие краски. По сути, люминесцентные краски – это составы, содержащие частички-аккумуляторы, заряжающиеся днем, отдающие энергию ночью. Флуоресцентная краска отличается тем, что обязательно нужен источник ультрафиолета, частицы только преобразуют и отражают световые волны.

Флуоресцентная краска отличается тем, что обязательно нужен источник ультрафиолета.

Область применения

Пользоваться светящимися в УФ-спектре красками стали повсюду, покрытия применяют для:

  • Декораций в театрах;
  • Оформления фасадов, интерьеров ночных клубов, кафе, ресторанов, увеселительных заведений;
  • Покраски текстиля, аксессуаров из кожи;
  • Живописи;
  • Аэрографии;
  • Автомототюниге;
  • Изготовления рекламной продукции, полиграфии.

Водорастворимые красители популярны в боди-арте. С отражающими пигментами выпускают гримы, лаки, пудры, спецодежду, игрушки, дорожные знаки, указатели.

В маркировке, подтверждающей подлинность товаров, при изготовлении денежных купюр применяется эффект флуоресценции.

Водорастворимые красители популярны в боди-арте.

Разновидности светящихся составов

Производители выпускают три линейки продуктов флуоресцирующих продуктов: обычные красочные составы, эмалевые покрытия и аэрозоли. О каждом из красителей стоит рассказать подробно.

Производители выпускают три линейки продуктов флуоресцирующих продуктов: обычные красочные составы, эмалевые покрытия и аэрозоли.

Акриловая флуоресцентная краска для декоративных работ

Покрытия на водной основе или водоэмульсионные смеси делают традиционных оттенков, это так называемый флуоресцентный цвет различной интенсивности. Краски создают тонкую пленку, отличаются износостойкостью. Чаще применяются для декорирования предметов интерьеров, панно, багетных конструкций. Недостатком считается низкая влагостойкость.

Краски создают тонкую пленку, отличаются износостойкостью.

Флуоресцентная эмаль для производства наружных и фасадных работ

В составе эмали присутствуют загустители, образующие толстый лакокрасочный слой, предусмотрено однократное эмалевое покрытие.

Выпускаются различные типы эмалей:

  • Универсальные составы для любых поверхностей за исключением пластика металла;
  • Смеси для наружных или внутренних работ;
  • Покрытия для определенных поверхностей: дерева, металла, пластика, бетона.

Акриловая эмаль быстро сохнет, для полной полимеризации требуется до 2-х суток.

Акриловая эмаль быстро сохнет, для полной полимеризации требуется до 2-х суток.

Универсальный аэрозольный состав на основе алкида и уретана

Смеси, фасованные в баллончики, хорошо сцепляются с любыми поверхностями. Удобны в использовании, подходят для наружных и внутренних работ, сохраняют эластичность в большом температурном диапазоне. Аэрозольные смеси можно наносить на многие виды поверхности, включая стекло, бетон, пластик, металл, дерево. Благодаря полиуретановым добавкам, образуется прочная пленочка, которая моментально подсыхает.

Перед окрашиваем аэрозоль долго встряхивают, чтобы смесь стала однородной. При нанесении покрытия баллончик отдаляют от поверхности на расстояние до 30 см.

Смеси, фасованные в баллончики, хорошо сцепляются с любыми поверхностями.

Как сделать своими руками

Узнав, сколько стоит готовый состав, многие делают флуоресцентный краситель самостоятельно. Для этого приобретают пигмент со светоотражающим эффектом, добавляют порошок в акриловый лак. Флуорофор – это вещество с полимерной основой, приобретают пигмент через интернет или в специализированных магазинах для художников.

Лучше сразу подобрать порошок нужного цвета, чтобы дополнительно не вводить в лак колер.

Флуорофор засыпают в стеклянную или фарфоровую емкость, заливают акриловым лаком, хорошо перемешивают до однородного состава. Отражательная способность краски зависит от количества наполнителя, минимально вводят до 10%, максимально – ½ объема лака. Готовую смесь пред употреблением нужно каждый раз хорошо промешивать, чтобы осевший в осадок, флуорофор поднялся вверх.

Загустевший лак предварительно разводят водой.

Лучше сразу подобрать порошок нужного цвета, чтобы дополнительно не вводить в лак колер.

Технология нанесения краски

Для создания покрытия на стене или любом другом предмете нужно соблюдать несколько важных условий:

На обрабатываемой поверхности не должно быть пыли, влаги.
Темные и черные участки предварительно грунтуют или окрашивают в белый цвет.

Когда прозрачный краситель наносят на цветную поверхность, спектральное преобразование УФ-лучей изменяется. Чтобы получить точную окраску, подложку выбеляют.

На обрабатываемой поверхности не должно быть пыли, влаги.

Подготовка поверхности

Перед покраской поверхность промывают, снимают старое покрытие, чистые предметы обязательно обезжиривают с применением растворителей, после этого промывают, хорошо просушивают, чтобы не оставалось следов влаги.

Перед покраской поверхность промывают, снимают старое покрытие, чистые предметы обязательно обезжиривают.

Окрашивание

Краска или эмаль флуоресцентная наносится кистью, краскопультом или валиком. Для окрашивания небольших предметов сложной формы пользуются губкой, кюветкой. Загустевшие составы предварительно разводят до консистенции жидкой сметаны. Перед нанесением ЛКМ обязательно перемешивают.

При использовании трафаретов границы проклеивают малярным скотчем. Двухслойные покрытия наносят в перпендикулярных направлениях.

Краска или эмаль флуоресцентная наносится кистью, краскопультом или валиком.

При выборе покрытия важно точно знать, как называется светящаяся краска. Традиционный флуоресцентный яркий зеленый цвет хорошо сочетается с желтым, оранжевым. Можно создавать светящиеся в УФ-спектре композиции на фасадах, телах, стенах.

Видео: Покраска флуоресцентными красками

Флуоресцентная краска: свойства и особенности применения

Часто можно наблюдать в оформлении помещений отделку с эффектом свечения. Красивые и яркие рисунки на стенах или потолке привлекают внимание. Объясняется это тем, что для окрашивания применяется флуоресцентная краска.

Состав флуоресцентного красителя обогащают светящимися ингредиентами, которые и обеспечивают его свойства. В продаже можно встретить как видимые флуоресцентные пигменты, так и скрытые, то есть невидимые днем краски.

Особенности светящихся палитр

Флуоресцентная краска приобретает свои свойства свечения от добавления в состав специального пигмента, который проявляется в ультрафиолете. Этот пигмент представляет собой полимер, который покрыт особым составом – флуорофором. Он не является токсичными, поэтому такие краски без опаски можно применять для отделки внутренних помещений.

Следует знать что флуоресцентная и люминесцентная краска – это разные вещи. Флуоресцентные пигменты только отражают лучи, а люминисцент накапливает в себе энергетику, а потом отдаёт её в темноте.

Более красочный эффект пигменты создают в темноте, поэтому область применения их обычно направлена на ночной декор. В темноте состав светится в несколько раз сильнее, чем днём. Поэтому для усиления эффекта в дневное время используют видимые флуоресцентные красители. Краска для стен бывает разная: розовая, голубая, золотая и прочее. Невидимая краска днём абсолютно не заметна, флуоресцировать она начинает только в темноте.

Качественными, а потому и востребованными являются невидимые флуоресцентные краски фирм KUDO и BOSNY.

На видео: люминесцентная и люминесцентно-флуоресцентная краска.

Область применения

Флуоресцентная краска используется для дизайнерской отделки как внутренних помещений, так и фасада. С её помощью создаются картины, трёхмерные композиции и другие дизайнерские штучки, которые можно сделать, не привлекая мастеров.

Если есть хоть малейшие способности к творчеству, то можно выполнить отделку своими руками. Так же бывают флуоресцентные акварели, легче всего выполнять окрашивание красками в баллончиках. Большую популярность имеют пигменты в баллончиках KUDO или BOSNY.

Очень часто роспись используется для украшения общественных помещений: рестораны, клубы и другие увеселительные заведения. Именно в таких заведениях флуоресцентные краски создают светящуюся атмосферу. Особенно оригинально смотрятся красные флуоресцентные краски.

Акриловые светящиеся пигменты применяются для Боди Арта. Краска, которая используется для тела, является абсолютно безопасной, так как изготовлена на водно-дисперсионной основе.

Типы светящихся красок

Часто возникает вопрос потребителей — что такое светящаяся краска и какая она бывает? Флуоресцентная краска выпускается нескольких типов, в зависимости от основы, используемой для её изготовления:

  • Флуоресцентная эмаль на акриловой основе. Используется для реализации дизайнерских решений внутри помещения. В нее добавляются пигментные частицы, которые светятся при попадании солнечных лучей. Они имеют разные цвета. Можно достичь любого другого оттенка, самостоятельно смешивая колера. Акриловыми пигментами очень хорошо окрашивать такие материалы, как гипсокартон, дерево, штукатурку. Покраска металла или пластика не рекомендуется.

  • Акриловые фасадные пигменты. Им присуща высокая степень устойчивости к механическим и атмосферным воздействиям. Они не истираются со временем, обладают водоотталкивающим эффектом. Именно поэтому такое декоративное покрытие можно мыть, не боясь использовать моющие и чистящие средства. Но при этом, краска пропускает воздух, стены могут дышать. Ею покрывают бетонные, каменные, кирпичные стены. Также можно использовать для окрашивания металлических, пластиковых и деревянных поверхностей. Данный тип материала можно использовать снаружи и в помещениях с повышенной влажностью. К примеру, для оформления светящегося эффекта в ванной.

  • Алкидная аэрозольная ультрафиолетовая краска. Она является универсальной. Достоинствами таких эмалей является их устойчивость к различным факторам и быстрое высыхание. Специалисты рекомендуют приобретать краски уже проверенных производителей, такие как KUDO или BOSNY. Именно пигменты этих фирм обеспечивают флуоресцирующие эффекты высокого качества. К тому же, окрашивать ими можно как древесину и штукатурку, так пластик и стекло.

Инструкция по нанесению

Способ нанесения флуоресцентной акварели зависит от состояния поверхности. Она может быть рельефной или ровной, шершавой или гладкой. Инструменты, которые можно применять: малярная кисть или малярный валик, поролоновые тампоны или распылители для нанесения краски. Для удобства выполнения процесса окрашивания можно приобрести держатели для поролона. Акварель можно плеснуть на стену, а небольшие предметы окунуть в краску.

Также можно осуществлять роспись стены флуоресцентными красками из баллончика. Такие выпускают фирмы KUDO или BOSNY.

Непосредственно нанесение эмали выполняют по таким правилам:

  • Предварительно поверхность тщательно очищают от пыли и грязи. Можно вымыть с мылом или почистить содой. Акцентируем внимание на том, что поверхность затем следует хорошо просушить.
  • Перед тем как нанести эмаль, её хорошо размешивают. Если используется дисперсионная эмульсия, то в неё добавляют 10% воды. Если окрашивание выполняется из баллончика, то его хорошенько встряхивают около 2 минут.
  • Выполнять окрашивание необходимо при температуре не ниже 50С.
  • Флуоресцентная краска наносится в несколько слоёв. Если используется кисть или валик, то первый слой наносить следует в оном направлении, а каждый последующий в перпендикулярном его направлении. Эмаль из спрей-баллонов наносят на расстоянии 25-30 см от окрашиваемой поверхности.
  • Не забываем давать просыхать каждому слою около 3-4 часов перед нанесением следующего.
  • Последний слой наносится на несколько предыдущих, а значит, времени на просушку надо дать больше дают, около суток.

Совет! Для облегчения нанесения рисунка своими руками можно использовать трафареты или готовые штампы. Более сложные композиции вначале необходимо нанести на стену карандашом, а только потом раскрашивают.

Приготовление светящейся краски своими руками

Светящуюся палитру можно сделать и самостоятельно. Для достижения светового эффекта требуется всего лишь пара компонентов:

  • Лакокрасящий состав на акриловой основе. Приобретать его лучше в банке, в баллончике не подойдёт.
  • Флуоресцентная порошковая краска. Чистый флуорофор довольно дорогой, поэтому лучше приобрести полимерный пигмент, уже подготовленный для изготовления красящего вещества. Он продаётся в специальных магазинах.

Для получения краски необходимо соединить два компонента и очень тщательно смешать. Не забываем периодически перемешивать состав и во время окрашивания. Специалисты рекомендуют приобретать сразу пигмент нужного оттенка. Дополнительная колеровка снижает эффект свечения в темноте.

Пигментные флуоресцентные составы довольно дорогие. Несмотря на цены таких фирменных эмалей, как КУДО или BOSNY, можно быть уверенным в их качестве. В любом случае, прежде чем решаться на создание такого дизайнерского решения, хорошенько продумываем его оправданность.

Применение флуоресцентных красок (1 видео)

Рисунки с эффектом свечения (20 фото)

Чем отличается флуоресцентная краска от люминесцентной

Светящиеся краски заполонили мир. Новомодные штучки — футболки, бижутерия, лаки с эффектом свечения мега-популярны среди молодёжи. Креативное направление аэрографии — сияющие рисунки на авто. Дизайнерские «фишки» — дивные интерьеры, светящиеся в темноте. Границ для применения уникальных красок нет: хоть под водой, хоть в космосе.

Прелесть в том, что теперь стать создателем света может каждый — специальные лакокрасочные материалы уже свободно продаются. Но не спешите бежать в магазин. Для начала желательно разобраться, какие краски для чего используются.

Светящиеся инь и ян: виды красок

Создано 2 разновидности красок, способных светиться в темноте:

  • люминесцентные;
  • флуоресцентные.

Главное отличие в пигменте, который используется в основе. От этого компонента зависит характер и продолжительность свечения, а также сфера применения вещества.

Люминофор — светонакопительная батарейка

Краска люминесцентная — нужна, чтобы создавать рисунки, светящиеся в полной темноте. Эффект самосвечения материал получает благодаря люминофору. Пигмент сначала накапливает дневной свет, а с наступлением темноты излучает яркое сияние.

5 главных особенностей:

  1. размер пигмента — 5 микрон. Покрытие получается равномерным и гладким;
  2. 15-30 минут подзарядки хватит на 8-12 часов излучения света;
  3. интенсивность свечения снижается по мере потери «заряда»;
  4. люминофор в чистом виде даёт голубое или зеленоватое сияние. Разннобразить цетовую палитру помогают красители;
  5. срок службы люминесцентной краски — не меньше 30 лет.

Купить люминесцентные краски высокого качества легко: зайдите на страницу http://lumi-light.com/kraski/lyuminescentnye-kraski/.

Флуоресцент — король ультрафиолета

Другой популярный вид светящихся красок — флуоресцентные. Этот пигмент «не умеет» впитывать солнечный свет, зато ярко вспыхивает в ультрафиолетовых лучах. Люминофор светится сам, а флуоресцент только отражает конкретный вид светового спектра.

Свойства:

  1. всегда интенсивное свечение под УФ-лучами;
  2. цветовая гамма: восемь ярких цветов, плюс множество оттенков, которые получаются путём смешивания пигментов;
  3. пигментные частички — 75 микрон в готовой краске;
  4. флуоресцентное покрытие «выцветает» под яркими солнечными лучами, а при температуре свыше 1500С разрушается.

Гармония в соединении

Разработчики придумали, как получить универсальную светящуюся краску. Для этого смешали люминофор и пигмент. Такой материал светится в темноте и от ультрафиолета. К тому же цвета — необычайно яркие, «кислотные».

Какую краску выбрать, зависит от области применения. В любом случае, отдавайте предпочтение сертифицированным материалам, качество которых гарантировано производителем.

Также интересно:

Флуоресцентные краски: состав, особенности, применение

Флуоресцентные краски есть не что иное, как дисперсионные составы, обладающие свойством светиться под воздействием ультрафиолетового излучения. Они имеют довольно широкий спектр применения и используются при декоративной отделке интерьеров и фасадов, в творческих и других видах работ.

Почему эти покрытия светятся?

Специальный пигмент обеспечивает свечение флуоресцентной краски; флуорофор преобразовывает и передает поглощаемые им лучи ультрафиолета в видимую часть спектра.

Флуорофоры обычно представлены такими веществами, как родамины, а также производными аминонафталимида. Поскольку в чистом виде эти компоненты слишком дороги, ими окрашивают мельчайшие частички полимерной дисперсии, получая тот особенный, флуоресцирующий пигмент, который добавляют при производстве краски к основе материала.

Такое покрытие не способно поглощать и накапливать свет, в отличие от люминесцентных красок, которые светятся в темноте без какого-либо внешнего воздействия. В их составе содержится другое действующее вещество – люминофор, и по-другому эти краски называются неоновыми. Флуоресценты же лишь отражают лучи солнца или свет ультрафиолетовых ламп.

Области применения

Современный человек практически ежедневно наблюдает большое количество объектов, имеющих флуоресцирующее покрытие.

Вне дома

  • дорожная разметка, знаки и указатели, парковки и взлётно-посадочные полосы;
  • вывески кафе и магазинов;
  • рекламные щиты;
  • фасады зданий с подсветкой и соответствующей отделкой, витражи;
  • граффити;
  • аэрография на автомобилях, надписи на транспорте спецназначения;
  • оформление интерьеров ночных клубов и ресторанов.

В быту

  • отделка стен и многоуровневых потолков в спальнях;
  • создание сказочной атмосферы в детских комнатах;
  • реставрация и стилизация устаревших предметов мебели.

Если нанесением светящегося рисунка занимается художник, то квартира в буквальном смысле заиграет новыми красками, абсолютно преображаясь в вечернее и ночное время. Однако добавить интерьеру несколько простых элементов при помощи светящихся составов под силу и самостоятельно.

Светоотражающая краска своими руками тоже может быть сделана, и это еще один вариант добыть свет в темноте

Хендмейд

  • панно или картины,
  • ёлочные игрушки и гирлянды,
  • статуэтки, куклы, брелоки и т.п.

Роспись по телу

  • временные татуировки,
  • боди-арт,
  • аквагрим.

Такой вид живописи используется в качестве развлечения на детских праздниках и аттракционах, а также на стилизованных вечеринках или маскарадах. Для работы по телу применяют специальный состав из глицерина, ланолина и флуоресцентного пигмента, смешанного с водой.

Важно: прежде чем наносить краску на тело, необходимо провести тест на аллергию, сделав небольшой мазок на внутреннем локтевом сгибе и выждать примерно полчаса. Если не последует реакции в виде зуда или покраснения, то можно приступать к созданию основного рисунка.

Смыть такой состав легко при помощи скрабирующих средств по уходу за телом или тёплой воды с мылом.

Другие сферы применения

  • в текстильной промышленности для создания орнаментов или изображений на предметах гардероба;
  • для подсвечивания живых растений во время ночных мероприятий;
  • в шоу-бизнесе и киноиндустрии.

И это далеко не весь список.

Виды светящихся красок

Флуоресцентные краски различаются по составу и назначению. Материалы можно разделить на три группы.

Акриловый состав для внутренних работ

Флуоресцентная акриловая краска для отделки интерьера имеет следующие преимущества:

  • можно смешивать материалы нескольких цветов, чтобы создать нужный оттенок;
  • состав не имеет неприятного запаха и абсолютно не токсичен;
  • покрытие подходит для деревянных и оштукатуренных поверхностей, хорошо ложится на гипсокартон.

Недостатки:

  • низкая влагостойкость,
  • не подходит для окрашивания поверхностей из металла и пластика.

Для стен спальни или гостиной эти составы подходят идеально, а вот ремонт в ванной комнате лучше проводить с применением других средств.

Фасадные акриловые краски

Применение акриловых флуоресцентных красок для фасадных работ – замечательный способ придать зданию праздничный и торжественный вид, тем более что эти материалы имеют отличные качественные характеристики:

  • повышенная устойчивость к перепадам температур,
  • влагостойкость;
  • устойчивость к истиранию;
  • высокая паропроницаемость, отсутствие запаха;
  • хорошая адгезия практически с любыми видами поверхностей, в том числе, с пластиковыми, из оцинкованного металла, бетона и прочими;
  • покрытие не боится обработки моющими средствами.

Если материал приобретается для создания световой картины на стене, то перед началом работы его обычно разбавляют водой.

Универсальные составы на уретан-алкидной основе

Аэрозольные краски в баллончиках применяют на разных поверхностях, и даже на стекле. Покрытие получается очень устойчивым к негативному воздействию внешних факторов. Именно с такими красками работают те, кто занимается аэрографией для авто. Если кто-то мечтает о флуоресцирующей ванной комнате или туалете со светящимися рисунками, то краски в баллончиках – это самый подходящий вариант.

Краски–«невидимки»

Невидимая флуоресцентная краска практически незаметна при дневном освещении на светлых поверхностях, а на тёмных её можно обнаружить в виде белёсых разводов. Такой материал используется как для исполнения необычных дизайнерских решений, так и для ночной подсветки дорожных знаков.

Невидимая краска, как это ни парадоксально, имеет богатую цветовую палитру. Стены или потолки, совершенно обычные в течение дня, волшебным образом преображаются вечером или ночью: в ультрафиолете ламп на их поверхностях появляются затейливые орнаменты или романтические пейзажи.

«Видимые» краски днём практически не отличаются от остальных лакокрасочных покрытий, поскольку их свечение также становится заметным лишь под лучами ультрафиолета на фоне темноты или полумрака.

Общие недостатки

  1. К сожалению, флуоресцировать вечно покрытия не могут, поскольку имеют довольно слабую устойчивость к попаданию прямых солнечных лучей. Избежать быстрого выгорания можно при помощи защитных средств, например, прозрачных лаков. Приобретая такой состав, важно убедиться, что он не имеет матирующих свойств, при которых  эффект свечения будет значительно снижен.
  2. Текстура флуоресцентной дисперсии не позволяет добиться глянцевого покрытия поверхности. Когда возникает такая необходимость, можно прибегнуть к способу, описанному в предыдущем пункте.
  3. К термостойким составам материал не относится. Разрушается при температуре +100-150 °С.

Как сделать своими руками

Чтобы создать светящуюся краску, нужно смешать всего два компонента:

  • прозрачный акриловый лак;
  • флуоресцентный пигмент в виде порошка, который можно купить в специализированном магазине или через интернет.

Второй ингредиент желательно сразу подбирать по цвету — бесцветный полимерный пигмент в значительной мере теряет свои флуоресцентные свойства при колеровке.

На четыре части лака берётся одна часть порошка, состав тщательно перемешивается, и после этого можно приступать к процессу окрашивания.

Подготовка поверхности к покраске

Для создания качественного покрытия нужно соблюсти несколько условий:

На поверхности не должно быть мела или извести.

Основание нужно очистить или отмыть от загрязнений и просушить.

Перед нанесением «видимой» краски рекомендуется покрыть поверхность акриловой грунтовкой белого цвета.

Окрашивание

В применении флуоресцентные акриловые краски практически не отличаются от аналогичных составов без «волшебного» пигмента. Если речь идёт не об аэрозоле, то потребуются следующие инструменты:

  • кисти,
  • малярный валик,
  • лоток,
  • также можно воспользоваться краскопультом.

Флуоресцентные красители наносятся, как правило, в два слоя. Чем больше слоёв, тем ярче будет эффект свечения. Временной промежуток между окрашиваниями должен составлять не менее трёх часов. Полное высыхание происходит через сутки.

Хранить красящее средство нужно в плотно закрытой таре, поэтому оптимальный вариант для длительного хранения – краска в баллончиках.

Флуоресцентная краска в дизайне интерьеров. Видео

Основные понятия и значения во флуоресцентной микроскопии

Введение во флуоресцентную микроскопию

Поглощение и последующее переизлучение света органическими и неорганическими образцами обычно является результатом распространённого физического явления, называемого либо флуоресценцией, либо фосфоресценцией. Испускание света посредством флуоресценции происходит почти одновременно с поглощением возбуждающего света, благодаря относительно малому времени задержки между поглощением и испусканием фотона, которое обычно не превышает микросекундного интервала. При более длительном интервале между поглощением и испусканием света это явление называется фосфоресценцией.

Рис. 1. Эпи-флуоресцентный микроскоп

Впервые флуоресценция была описана в 1852 году британским учёным Джорджем Стоксом, который и ввёл в употребление этот термин при проведении экспериментов с флюоритом (плавиковым шпатом), испускающим красный свет при облучении ультрафиолетом. Стокс заметил, что длина волны флуоресцентного испускания всегда больше длины волны света возбуждения. Первые исследования в 19-м веке показали, что многие образцы (включая минералы, кристаллы, смолы, лекарственное сырьё, масла, хлорофилл, витамины и неорганические соединения) флуоресцируют при облучении их ультрафиолетом. Тем не менее, применение флуорохромов в биологических исследованиях для окрашивания компонентов тканей, бактерий и других болезнетворных организмов началось лишь в 1930-х годах. Некоторые из этих красителей были крайне специфичны и стимулировали развитие флуоресцентной микроскопии.

Благодаря некоторым показателям, трудно достижимым традиционной контрастной оптической микроскопией, флуоресцентная микроскопия стала важным инструментом как в биологических и биомедицинских исследованиях, так и в материаловедении. Применение наборов флуорохромов позволило выделять высоко специфичные клетки и субмикроскопические клеточные компоненты среди не флуоресцирующих веществ. С помощью флуоресцентного микроскопа, на самом деле, можно обнаруживать даже отдельные молекулы. С помощью флуоресцентного мультиокрашивания различные красители могут идентифицировать несколько молекул-мишеней одновременно. И хотя пространственное разрешение флуоресцентного микроскопа ограничено снизу дифракционным пределом, зависящим от специфических характеристик образца, обнаружение флуоресцирующих молекул ниже этого предела вполне возможно.

Многие образцы, будучи облучёнными, демонстрируют автофлуоресценцию (без применения флуорохромов), и это явление широко используется в ботанике, петрологии и полупроводниковой промышленности. И напротив, изучение тканей животных или болезнетворных организмов часто осложнено либо чрезвычайно слабой, либо, наоборот, сильной неспецифичной автофлуоресценцией. Гораздо более важное значение в этом случае имеет внесение в ткани флуорохромов (или флуророфоров), возбуждаемых на определённой длине волны и испускающих свет с необходимой интенсивностью. Флуорохромы являются красителями, которые, самостоятельно прикрепляясь к видимым или невидимым структурам, обладают при этом высокой избирательностью по отношению к мишеням и высоким квантовым выходом (отношением числа испущенных к числу поглощённых фотонов). Бурный рост применения флуоресцентной микроскопии тесно связан с появлением новых синтетических и естественных флуорофоров, имеющих определённые профили интенсивности возбуждения и испускания и «нацеленных» на заданные биологические мишени.

Основы процессов возбуждения и испускания

Принцип работы флуоресцентного микроскопа заключается в облучении образца на длинах волн в необходимом и точно определённом интервале с последующим выделением гораздо более слабой испускаемой флуоресценции из потока возбуждающего света. В хорошо настроенном микроскопе достигать глаза или приёмного устройства должен лишь испускаемый свет, таким образом, чтобы наблюдаемые флуоресцирующие структуры накладывались на высоко контрастный очень тёмный (или чёрный) фон. Темнота фона, в общем, определяет пределы обнаружения, поскольку возбуждающий свет обычно в сотни тысяч, или даже миллионы, раз ярче испускаемой флуоресценции.

На рисунке 1 схематически изображён в разрезе современный эпифлуоресцентный микроскоп, предназначенный для наблюдений как в проходящем, так и в отражённом свете. Вертикальный осветитель, расположенный в центре, на одном конце имеет источник света (обозначенный на схеме как эпископический модуль) и насадку с фильтрами — на другом. В основе конструкции лежит микроскоп, работающий в отражённом свете, длина волны которого больше длины волны возбуждения. Автором вертикального осветителя для флуоресцентной микроскопии в отражённом свете считается Джон С. Плоем (Johan S. Ploem). Многочастотный свет от дуговой лампы или другого источника, проходя через селективный светофильтр возбуждения, преобразуется во флуоресцентном вертикальном осветителе в свет с определённой длиной волны (или в заданном волновом интервале), обычно из ультрафиолетового, синего или зелёного участков спектра. Пропущенный фильтром возбуждения поток отражается от поверхности дихроматического (также называемого дихроичным) зеркала или светоделителя и, пройдя через объектив, освещает образец интенсивным светом. Если образец флуоресцирует, испускаемый свет, собираемый объективом, опять проходит через дихроичное зеркало, после чего фильтруется запирающим (или эмиссионным) фильтром, который блокирует свет на длинах волн возбуждения. Важно заметить, что флуоресценция является единственным в оптической микроскопии режимом, при котором образец после облучения излучает свой собственный свет. Испускаемый свет переизлучается сферически во всех направлениях, независимо от расположения источника облучающего света.

Метод эпифлуоресцентного освещения является преобладающим в современной микроскопии. Вертикальный осветитель отражённого света располагается между тубусами наблюдения и револьверной головкой объективов. Осветитель устроен таким образом, что возбуждающий свет на пути к образу и от образца проходит через один и тот же объектив микроскопа, который в данной конфигурации сначала выступает в качестве конденсора, а на обратном пути собирает испущенный свет флуоресценции. Осветители этого типа имеют несколько преимуществ. Объектив флуоресцентного микроскопа выступает, во-перых, в качестве хорошо настроенного конденсора, а во-вторых, в качестве собирающего свет устройства, с помощью которого формируется изображение. Будучи одним и тем же компонентом, объектив/конденсор всегда превосходно отюстирован. Большая часть возбуждающего света, достигающего образца, проходит сквозь него без взаимодействия и не возвращается на объектив, а освещаемая область ограничена той частью образца, которая наблюдается через окуляры (в большинстве случаев). Если микроскоп правильно сконфигурирован для освещения по Кёллеру, то, в отличие от некоторых методов, усиливающих контраст, при наблюдении на нём доступна полная числовая апертура объектива. Кроме того, он позволяет комбинировать режимы наблюдения в проходящем и отражённом свете, режим формирования цифрового изображения, или выбирать один из них.

Рис. 2. Флуоресцентные фильтры

Как показано на рисунке 1, на заднем конце вертикального осветителя отражённого света расположен блок дуговой лампы (обычно ртутной или ксеноновой). Распространяясь вдоль осветителя перпендикулярно оптической оси микроскопа, возбуждающий свет проходит сквозь собирающие линзы, регулируемую и центрируемую апертурную диафрагму, а затем через регулируемую центрируемую полевую диафрагму (см. рисунок 1). После этого свет попадает на фильтр возбуждения, где происходит отбор длин волн из требуемого интервала и блокирование остальных длин волн. После прохождения фильтра возбуждения, отобранные длины волн достигают дихроичного светоделительного зеркала, являющегося специальным интерференционным фильтром, эффективно отражающим коротковолновый и эффективно пропускающим длинноволновый свет. Дихроичный светоделитель наклонён под углом 45 градусов по отношению к падающему на него возбуждающему свету и отражает его под углом 90 градусов через объектив оптической системы прямо на образец. Флуоресценция, испускаемая освещённым образцом, собирается объективом, выполняющим теперь уже свою обычную функцию, а именно формирование изображения. Поскольку испускаемые длины волн больше длин волн возбуждения, они проходят через дихроичное зеркало вверх к наблюдательным тубусам или электронному детектору.

Большинство рассеянного возбуждающего света, достигая дихроичного зеркала, отражается им обратно к световому источнику, хотя небольшая его доля может пройти насквозь или поглощается внутренним покрытием зеркала. Но до того, как испущенная флуоресценция достигнет окуляра или детектора, она должна пройти запирающий или заграждающий фильтр Эти фильтры блокируют (заграждают) любой остаточный возбуждающий свет, но пропускают более длинные волны испускаемого света. В большинстве осветителей отражённого света фильтр возбуждения, дихроичное зеркало и запирающий фильтр объединены в оптический блок (часто называемый кубом), как показано на рисунке 2. Современные флуоресцентные микроскопы могут вмещать от четырёх до шести фильтр-кубов (обычно на насадке карусельного или на выдвижного типа; см. рисунок 1) и позволяют пользователю легко устанавливать сменные фильтры возбуждения, запирающие фильтры и дихроичные зеркала.

Конструкция вертикального осветителя должна позволять пользователю настраивать микроскоп для освещения по Кёллеру, при котором обеспечивается яркое и равномерное освещение по всему полю зрения. Откорректированные конденсорные линзы оптической системы обеспечивают сопряжённость изображения центрируемой апертурной диафрагмы с задней апертурой фокусирующего объектива. В современных осветителях, изображение предварительно-сфокусированной, центрируемой полевой диафрагмы является сопряженныи со сфокусированным образом и плоскостью фиксированной диафрагмы окуляра.

Ламповый блок осветителя обычно содержит заграждающий фильтр, блокирующий инфракрасный свет. Сам ламповый блок не должен пропускать наружу ультрафиолетового излучения. Желательно, к тому же, чтобы в него был встроен автоматический выключатель, на случай его открытия во время работы. Ламповый блок должен быть достаточно прочным, чтобы выдержать возможный взрыв дуговой лампы в процессе работы. В современных ламповых блоках гнездо лампы оборудовано регулировочными ручками для центрирования изображения дуговой лампы в задней апертуре объектива (при освещении по Келлеру эти плоскости сопряжены). На пути света, обычно ближе к ламповому блоку, но перед фильтром возбуждения, желательно поставить задвижку, чтобы полностью блокировать возбуждающий свет, если не ведётся наблюдение образца. К тому же, в оснащение осветителя должны входить нейтральные светофильтры (на насадке барабанного, карусельного или выдвижного типа) для того, чтобы иметь возможность понизить интенсивность возбуждающего освещения.

Стоксов сдвиг

При переходе электронов из возбуждённого в основное состояние теряется колебательная энергия. В результате этой потери энергии спектр испускания возбуждённого флуророфора обычно сдвигается в сторону более длинных волн в сравнении со спектром поглощения или возбуждения (необходимо помнить, что длина волны обратно пропорциональна её энергии). Это известное явление называется правилом Стокса или стоксовым сдвигом. При увеличении стоксова сдвига становится легче разделять возбуждающий и испускаемый свет с помощью комбинаций флуоресцентных светофильтров.

Пик интенсивности испускания флуророфора обычно ниже пика интенсивности его поглощения и приходится на волну с большей длиной. Кривая испускания (спектральная кривая) часто является зеркальным (или близко к этому) отображением кривой возбуждения, но сдвинутой в сторону более длинных волн, как показано на рисунке 3, где представлен полезный своими спектральными характеристиками краситель Alexa Fluor 555, который поглощает в жёлто-зелёной, а испускает в жёлто-оранжевой области. Для достижения максимальной интенсивности флуоресценции, флуророфор (часто называемый красителем) возбуждается на длинах волн, близких к пику кривой возбуждения или приходящихся на самый её пик, при этом испускаемый свет регистрируется в максимально широком диапазоне, включающем пик испускания. Отбор возбуждающих и испускаемых длин волн производится с помощью интерференционных фильтров (рисунок 2). В дополнение следует отметить, что спектральные характеристики оптической системы микроскопа также зависят от коэффициентов пропускания стекла (на которые влияют просветляющие покрытия), количества линз и зеркал и чувствительности детекторов.

Рис. 3. Кривые поглощения и испускания флуорофора

Эффективность разделения и регистрации длин волн возбуждения и испускания достигается во флуоресцентной микроскопии правильным выбором светофильтров, блокирующих или, наоборот, пропускающих свет определённых длин волн в ультрафиолетовой, видимой и ближней инфракрасной области спектра. Контроль возбуждающего света производится в вертикальных флуоресцентных осветителях благодаря тому, что в их конструкции предусмотрено использование легко сменяемых фильтров (нейтральных и интерференционных светофильтров возбуждения), вставляемых на пути света к образцу и на обратном пути между образцом и тубусами наблюдения или системой приёма сигнала. Ввиду низкой интенсивности флуоресцентного свечения (о чём говорилось выше), необходимо чтобы источник возбуждающего света имел достаточную яркость для максимально возможного усиления слабого испускаемого света, а также, чтобы флуорохромы обладали соответствующими поглощательными характеристиками и квантовым выходом. Это, возможно, является ключевыми критериями флуоресцентной микроскопии.

Эффективность поглощения отдельным флуророфором фотона возбуждающего света является функцией эффективного молекулярного сечения, а вероятность такого события называется коэффициентом поглощения. Бо?льшие значения коэффициента поглощения говорят о том, что поглощение фотона (или кванта) в данном интервале длин волн более вероятно. Квантовым выходом обозначается отношение числа испущенных к числу поглощенных квантов (обычно оно лежит в интервале от 0,1 до 1,0). То, что квантовый выход принимает значения меньшие 1, является следствием потери энергии безызлучательным способом, например через тепло или фотохимическую реакцию, когда не происходит её переизлучения, приводящего к флуоресценции. Коэффициент поглощения, квантовый выход, средняя сила света, а также время высвечивания являются важными факторами, влияющими на интенсивность флуоресценции и определяющими целесообразность применения этого метода.

Фединг, тушение и фотообесцвечивание

Целый ряд условий может влиять на вероятность флуоресцентного переизлучения, часто приводя к падению интенсивности флуоресценции. Общим термином для обозначения уменьшения интенсивности флуоресцентного испускания является фединг, охватывающий все явления, которые для более подробного описания могут быть разделены на явления тушения и фотообесцвечивания. Фотообесцвечиванием называется необратимый распад флуоресцентных молекул в возбуждённом состоянии, вызванный их взаимодействием с молекулярным кислородом до момента испускания. Это явление используется в методе восстановления флуоресценции после фотообесцвечивания (FRAP), очень эффективном при изучении диффузионных свойств и движения биологических макромолекул. В основе метода лежит фотообесцвечивание лазерным пучком чётко определённой области в образце с последующим наблюдением скорости и характера восстановления флуоресценции в фотообесцвеченной области. Связанный с этим метод затухания флуоресценции в обесцвеченных изображениях (FLIP) применяется для исследования уменьшения флуоресценции в областях, прилегающих к фотообесцвеченной области. Как и FRAP, этот метод является эффективным инструментом в исследовании подвижности молекул и динамики в живых клетках.

Рис. 4. Скорость фотообесцвечивания мультиокрашенных образцов

На рисунке 4 представлен типичный пример фотообесцвечивания (фединга), наблюдаемого в серии цифровых изображений мультиокрашенной культуры фибробластов кожи индийского мунтжака, снятых в различные моменты времени. Ядра были окрашены дериватом бис-бензимидазола (хёхст 33258, синее свечение), а митохондрии и актиновый цитоскелет — красителем MitoTracker Red CMXRos (красное свечение) и дериватом фаллоидина, присоединённым к Alexa Fluor 488 (зелёное свечение), соответственно. Снимки производились через каждые две минуты, а комбинация флуоресцентных светофильтров была настроена таким образом, чтобы возбуждение всех трёх флуорофоров происходило одновременно, при одновременной регистрации комбинированных испускаемых сигналов. На рисунке 4(а) видно, что интенсивность всех трёх флуророфоров относительно высока, но интенсивность хёхста (синий) начинает быстро падать уже через две минуты и почти совсем пропадает через 6–8 минут. Красители митохондрий и актина оказываются более устойчивыми к фотообесцвечиванию, но и их интенсивность значительно падает за время наблюдения (10 минут).

Релаксация из возбуждённого состояния путём тушения, приводящая к падению интенсивности флуоресценции, происходит различными безизлучательными способами и часто возникает из-за окислителей или из-за присутствия солей, тяжёлых металлов и галогенных соединений. В некоторых случаях тушение происходит как результат передачи энергии другой молекуле (именуемой акцептором), которая находится близко к возбуждённому флуророфору (донору). Это явление называется резонансным переносом энергии флуоресценции (FRET). Именно этот механизм стал основой эффективного метода изучения молекулярных взаимодействий и ассоциаций на расстояниях, значительно меньших разрешающей способности оптических микроскопов.

Флуоресцентные источники света

Неблагоприятным следствием низкой интенсивности испускания в большинстве приложений флуоресцентной микроскопии является низкое число фотонов, достигающих окуляра, либо приёмного устройства. В большинстве случаев, эффективность собираемости фотонов в оптических микроскопах меньше 30 процентов, а концентрации многих флуророфоров на оптическом пути меняются от микромолярных до наномолярных концентраций. Чтобы интенсивность возбуждающего света была достаточной для регистрации флуоресценции, необходимы мощные компактные источники света, такие как небольшие дуговые лампы с высокой энергией излучения. Наиболее распространёнными являются ртутные лампы мощностью от 50 до 200 ватт и ксеноновые лампы мощностью от 75 до 150 ватт (см. рисунок 5). Эти лампы обычно питаются от внешнего источника постоянного тока, достаточного для того, чтобы зажечь дуговой разряд через ионизацию паров высокого давления и поддерживать его горение с минимальным мерцанием.

Внешний источник питания дуговой лампы микроскопа обычно снабжён таймером для отслеживания количества отработанных часов. Дуговые лампы теряют световую отдачу и часто разрушаются при эксплуатации дольше установленного срока службы (200–300 часов). Ртутные лампы не обеспечивают равномерной интенсивности в спектральном диапазоне от УФ до ИК. Максимум их интенсивности приходится на ближний ультрафиолет. Отчётливые пики интенсивности возникают на 313, 334, 365, 406, 435, 546 и 578 нанометрах. На других длинах волн видимого спектра интенсивность стабильна, хотя и не так высока (но всё же достаточна для большинства приложений). Но мощность лампы сама по себе не является определяющим для эффективности освещения параметром. И напротив, существенным параметром, который в первую очередь должен приниматься во внимание, является средняя светимость с учётом яркости источника, геометрии дуги и углового распределения излучения.

Рис. 5. Дуговые флуоресцентные лампы

В последние несколько лет оптическая микроскопия переживает подъём в применении лазерных источников света, особенно аргоновых ионных и аргоново-криптоновых (ионных) лазеров. Преимущества этих лазеров заключаются в их небольшом размере, малой расходимости пучка, высокой степени монохроматичности и высокой средней светимости. Они получили широкое применение в сканирующей конфокальной микроскопии, которая стала мощным инструментом создания высоко контрастных флуоресцентных изображений за счёт исключения внефокусных засветок, идущих из фокальной плоскости образца. В конфокальных микроскопах это достигается благодаря сканированию образца фокальной точкой или линией с одновременным формированием изображения через сопряжённую апертуру. Оптические срезы образцов могут храниться в памяти компьютера микроскопа и реконструироваться в окончательное изображение, отображаемое на мониторе.

Обозначения фильтров

Общая терминология, принятая для обозначения комбинаций фильтров во флуоресцентной микроскопии, стала весьма запутанной из-за различных аббревиатур и кодов, применяемых разными производителями для маркировки своих фильтров. В принципе, существуют три основных категории фильтров: фильтры возбуждения (часто просто называемые возбудителями), запирающие (эмиссионные) фильтры и дихроичные светоделители (или дихроичные зеркала). Прежде флуоресцентные светофильтры состояли исключительно из цветного стекла или желатина, вставленного между двумя стеклянными пластинами. Однако сегодня имеет место тенденция к производству высокочувствительных фильтров с интерференционной оптикой для пропускания или задержки света строго определённых длин волн, обладающей, к тому же, высоким коэффициентом пропускания. Дихроичные светоделители являются специальными интерференционными фильтрами, предназначенными для отражения или пропускания света определённых длин волн, помещаемых на световом пути под углом 45 градусов (см. рисунки 1и 2). Запирающие фильтры изготавливаются на основе либо цветного стекла, либо интерференционных покрытий (либо их комбинации).

Для обозначения характеристик фильтров возбуждения производителями применяется различная аббревиатура. Ультрафиолетовое стекло, например, обозначается как UG, а синее стекло — BG. На узкополосных фильтрах часто можно встретить обозначение KP (K от немецкого «kurz», что переводится как «короткий») или просто SP. Интерференционные фильтры сейчас маркируются некоторыми производителями аббревиатурой IF. Узкополосные интерференционные фильтры возбуждения особенно эффективны при малом стоксовом сдвиге.

Сокращения и аббревиатуры для запирающих фильтров бывают следующими: LP или L для широкополосных фильтров, Y или GG для жёлтого (от немецкого «gelb» — «жёлтый») стекла, R или RG для красного стекла, OG или O для оранжевого стекла, K для щелевых фильтров (от немецкого «kante» — край), и BA для запирающих фильтров. Если в маркировке фильтра стоит число, как например ВА515, оно обозначает длину волны (в нанометрах), на которой он имеет половину от максимального коэффициента пропускания.

Дихроичные светоделители также маркируются различными аббревиатурами: CBS обозначает хроматический светоделитель, DM — дихроичное зеркало, TK — щелевой делитель (от немецкого «teiler kante»), FT — делитель цвета (от немецкого»farb teiler») и RKP — узкополосный отражатель. Все эти обозначения являются взаимозаменяемыми; кроме того, оптическое стекло всех современных дихроичных светоделителей всегда покрывается интерференционными покрытиями (а не органическими или металлическими красящими веществами). Эти тонкие интерференционные плёнки обладают высоким коэффициентом отражения коротких волн и высоким коэффициентом пропускания длинных волн. Дихроичные светоделители наклонены под углом 45 градусов по отношению свету возбуждения, падающему на оптический блок через флуоресцентный осветитель отражённого света. Их основной функцией является перенаправление определённых (более коротких) возбуждающих волн на объектив и на расположенный за ним образец. Эти специальные фильтры имеют и дополнительные функции, заключающиеся в пропускании более длинных волн флуоресценции к запирающему фильтру и в отражении рассеянного возбуждающего света обратно в направлении лампового блока.

Рис. 6. Среднеполосный фильтр синего возбуждения Nikon B-2E

На рисунке 6 представлены кривые пропускания для комбинации типичных флуоресцентных светофильтров, применяемых в современных микроскопах. Спектр фильтра возбуждения (красная кривая) демонстрирует высокую степень пропускания (приблизительно 75 процентов) в диапазоне от 450 до 490 нанометров с центральной длиной волны (CWL) 470 нанометров. Дихроичное зеркало (жёлтая кривая) отражает волны в спектральном диапазоне фильтра возбуждения, но пропускает, с относительно высоким коэффициентом, более короткие и более длинные волны. Необходимо заметить, что нулевое пропускание дихроичного зеркала соответствует 100 процентному отражению. Отчётливый провал в кривой пропускания между 450 и 500 нанометрами, который соответствует пику отражения, служит для перенаправления волн из полосы пропускания фильтра возбуждения под углом 90 градусов на образец. Последним звеном в этой последовательности является эмиссионный или запирающий фильтр (белая кривая), который пропускает волны в зелёном участке видимого спектра в интервале от 520 до 560 нанометров. Для обеспечения почти полного разделения отражённых и пропущенных волн границы полос отражения и пропускания различных накладываемых друг на друга спектров должны быть как можно круче. Синусоидальная часть кривой спектра дихроичного зеркала, называемая звоном, является результатом процесса нанесения тонких плёнок. Высокая эффективность этой комбинации фильтров — пример значительных успехов в технологии тонких покрытий интерференционных фильтров.

В основе системы условных обозначений, применяемых компанией Nikon, лежат смешанные термины, появившиеся в начале 1990-х годов. В то время все дополнительные комбинации фильтров Nikon производились методом напыления твёрдых покрытий, но сегодня при производстве многих фильтров, применяются передовые методы мягкого покрытия. И хотя мягкие покрытия более чувствительны к влажности и нагреву и требуют более аккуратного (по сравнению с твёрдыми покрытиями) обращения, они демонстрируют более высокие значения оптической плотности и обеспечивают бо?льшую лёгкость в тонкой настройке специфичных полос пропускания. Понимание условных обозначений комбинаций фильтров Nikon позволяет быстро подбирать необходимые фильтры для специфичных флуророфоров.

Первая буква в принадлежащей компании Nikon системе буквенно-цифровых обозначений указывает на область спектра возбуждения (например, UV, V, B, и G являются сокращениями от английских слов «ultraviolet» — ультрафиолетовый, «violet» — фиолетовый, «blue» — синий, и «green» — зелёный, соответственно). Число, следующее за кодировкой спектра возбуждения, обозначает ширину полосы пропускания фильтра возбуждения: 1 соответствует узкополосному возбуждению, 2 — среднеполосному, и 3 — широкополосному возбуждению. И, наконец, одна или несколько букв, следующих за числом, соответствующим ширине полосы возбуждения, обозначают характеристики запирающего фильтра. Буква A указывает на стандартный широкополосный запирающий фильтр с самой низкой длиной волны отсечки, B обозначает широкополосный запирающий фильтр, имеющий более высокую волну отсечки. Обозначение E (от английского «enhanced» — усиленный) в полосовых эмиссионных фильтрах указывает на улучшенные характеристики в смысле сокращения интерференционного взаимодействия разделяемых сигналов. Обозначение E/C указывает на комбинацию мягких интерференционных покрытий, разработанных специально для работы с такими специфическими красителями, как DAPI, FITC, TRITC и техасский красный.

Флуоресцентный световой баланс

Оценка световых потоков в типичном флуоресцентном микроскопе позволяет в общих чертах составить представление об ограничениях, которые неизбежно возникнут при формировании цифровых изображений или при визуальном наблюдении образцов. В качестве источника облучения для нашей оценки возьмём стандартную 75-ваттную ксеноновую дуговую лампу, средняя плотность светового потока которой приблизительно равна 400 канделам на квадратный миллиметр (другие источники представлены в таблице 1). При направлении излучаемого света на 490-нанометровый интерференционный фильтр (с полосой пропускания 10 нанометров и коэффициентом пропускания 75 процентов) через него пройдёт около 2 милливатт выходного потока лампы. После отражения от дихроичного зеркала с коэффициентом 0,9 световой поток в 1,8 милливатт направляется к задней апертуре объектива микроскопа в качестве возбуждающего пучка.

Для объектива кратностью 100х с числовой апертурой 1,4 освещённая область образца составит 12×10•E(-6) квадратных сантиметров, если диаметр поля зрения считать равным приблизительно 40 микрометрам. Тогда световой поток, падающий на образец, будет около 150 ватт на квадратный сантиметр, что соответствует плотности потока 3.6×10•E(20) фотонов на квадратный сантиметр. Таким образом, интенсивность освещения образца примерно в 1000 раз больше интенсивности освещения земной поверхности в обычный солнечный день.

Флуоресцентное свечение при таком световом потоке зависит от поглощательных и эмиссионных свойств флуророфора, его концентрации в образце и длине оптического пути образца. Математически производимая флуоресценция (F) описывается уравнением:

F = σ • Q • I

где σ — сечение молекулярного поглощения, Q — квантовый выход, а I — падающий световой поток, рассчитанный выше. Предполагая, что флюоресцеин является флуророфором с сечением поглощения (σ) 3×10•E(-16) квадратных сантиметров, получаем Q равным 0.99, что приводит к флуоресценции F в 100000 фотонов в секунду на одну молекулу. При концентрации красителя в 1 микромоль на литр, равномерно распределённом в диске диаметром 40 и толщиной 10 микрометров (объём, равный 12 пиколитрам), получаем приблизительно 1.2×10•E(-17) молей красителя или 7,2 миллиона молекул на оптическом пути. При одновременном возбуждении всех молекул скорость флуоресценции составит 7,2×10•E(11) фотонов в секунду (что является произведением F и числа молекул красителя). Возникает вопрос: сколько испущенных фотонов будет зарегистрировано, и как долго может продолжаться такая скорость испускания?

Табл. 1. Плотность световой энергии различных источников света

Лампа

Ток

(амперы)

Световой поток

(люмены)

Средняя яркость

(кд/мм2)

Размер дуги

(ВхШ)

(миллиметры)

Ртутная лампа      (100 ватт)

5

2200

1700

0.25 x 0.25

Ксеноновая лампа  (75 ватт)

5.4

850

400

0.25 x 0,50

Ксеноновая лампа (500 ватт)

30

9000

3500

0,30 x 0,30

Галогенная лампа с вольфрамовой нитью

8

2800

45

4,2 x 2,3

Эффективность регистрации фотонов определяется эффективностью их собирания и квантовым выходом детектора. Объектив с числовой апертурой 1,4 и стопроцентным пропусканием (что является нереальным условием) имеет максимальную эффективность собирания фотонов, ограниченную углом приёма около 30 процентов. Коэффициент пропускания дихроичного зеркала равен 85 процентам, а запирающего фильтра — 80 процентам. Результирующая эффективность собирания составляет в этом случае 20 процентов или 140 миллиардов фотонов в секунду. Если в качестве детектора взять традиционный прибор с зарядовой связью (ПЗС), его квантовый выход на волне зелёного флюоресцеина (525 нанометров) составит 50 процентов. Таким образом, детектироваться будут 70 миллиардов фотонов в секунду, или около 10 процентов от испускаемых при флуоресценции. Даже идеальным детектором (со 100-процентным квантовым выходом) может улавливаться только около 20 процентов фотонов флуоресценции.

Длительность флуоресцентного свечения зависит от скорости разрушения флуророфоров, являющегося следствием фотообесцвечивания. Измерения показывают, что каждая молекула флюоресцеина в кислородосодержащем солевом растворе до своего разрушения успевает испустить около 36000 фотонов. В безкислородном окружении скорость фоторазрушения сокращается примерно в десять раз. Таким образом, молекула флюоресцеина может дать 360000 фотонов. В совокупности все красители в нашем примере (7,2 миллиона молекул) способны испустить минимум 2,6×10•E(11) и максимум 2,6×10•E(12) фотонов. При скорости испускания одной молекулой 100000 фотонов в секунду (согласно вышеприведённым оценкам), получаем длительность флуоресцентного свечения до фоторазрушения равной от 0,3 до 3 секунд. В случае регистрации 10 процентов от числа испущенных фотонов сигнал детектора будет составлять 7,2×10•E(10) электронов в секунду.

Таким образом, если ПЗС имеет 1000×1000-пиксельную камеру, этот сигнал будет распределён среди одного миллиона светочувствительных элементов, то есть приблизительно по 72000 электронов на каждый из них. Для научно-исследовательского ПЗС с 9-микрометровыми светочувствительными элементами зарядовая ёмкость составляет около 80000 электронов, а шум считывания меньше 10 электронов. В этом случае отношение сигнал-шум будет, в основном, определяться фотонным флуктуационным шумом, равным квадратному корню сигнала, то есть около 268. Почти во всех случаях такой высокий уровень сигнала может продолжаться лишь короткое время, до наступления фоторазрушения. Для продления времени наблюдения большинство микроскопистов сокращает интенсивность облучающего потока, чтобы возбуждалась, а следовательно, и разрушалась только часть из общего числа молекул флуророфора. Таким образом, отношение сигнал-шум редко достигает теоретического максимума и обычно во флуоресцентной микроскопии лежит в диапазоне от 10 до 20.

Детектирование отдельных молекул

В идеальных условиях, часто бывает возможно зарегистрировать флуоресцентное свечение отдельной молекулы, если, конечно, оптический фон и шум детектора достаточно низки. Как говорилось выше, одна молекула флюоресцеина до своего разрушения фотообесцвечиванием может испустить до 300000 фотонов. При 20-процентной собираемости и эффективности детектирования будут зарегистрированы около 60000 фотонов. Применяя для экспериментов такого рода ПЗС на основе лавинных фотодиодов или электронного умножения, исследователям удавалось следить за поведением отдельных молекул в течение секунд и, даже, минут. Главной проблемой в таких случаях является подавление шума оптического фона. Из-за того, что многие материалы, применяемые в конструкции микроскопических линз и фильтров, проявляют определенную автофлуоресценцию, первоначальные усилия были направлены на производство компонентов с малой флуоресценцией. Однако, вскоре стало очевидным, что при использоваии во флуоресцентной микроскопии метода полного внутреннего отражения (ПВО, или TIR в английской аббревиатуре), необходимое сочетание низкого фона и высоко интенсивного потока возбуждающего света может быть достигнуто.

Рис. 7. Конфигурации инвертированного и ФМПВО (TIRF) микроскопов

Флуоресцентная микроскопия полного внутреннего отражения (ФМПВО или TIRFM в английской аббревиатуре) использует явление нераспространяющейся или быстрозатухающей волны, которая возникает при полном внутреннем отражении на границе двух сред с разными показателями преломления.

Схема с применением внешнего источника света представлена на рисунке 7(а). В этом методе пучок света (обычно расширенный лазерный пучок) проходит через призму с высоким показателем преломления (как у стекла или сапфира), прилегающую либо к стеклу, либо к водному раствору с более низким показателем преломления. Если свет направляется на призму под углом, большим критического, пучок будет полностью отражён от границы раздела. Явление отражения вызывает на поверхности раздела нераспространяющуюся волну, а именно, происходит генерация электромагнитного поля, проникающего в среду с меньшим показателем преломления на расстояние не большее 200 нанометров. Интенсивность света в нераспространяющейся волне достаточна для возбуждения флуророфоров, но из-за её чрезвычайно малой глубины, объём возбуждения очень мал. Результатом этого является низкоуровневый фон, поскольку объём образца, подвергшийся облучению, ничтожно мал (только та его часть, которая находится от поверхности в пределах 200-нанометрового расстояния).

Флуоресцентная микроскопия полного внутреннего отражения может быть реализована и с использованием модифицированного метода эпи-освещения, применяемого в широкопольной микроскопии (как показано на рисунке 7(b)). Для этого метода требуются объективы с очень высокой числовой апертурой (по крайней мере, 1,4, но желательно — от 1,45 до 1,6) и частичное освещённое поле микроскопа, что достигается с помощью небольшого пятна или, для большей равномерности освещения, тонкого кольца, блокирующего часть светового потока. Для достижения критического угла, за которым наступает полное внутреннее отражение, необходимо, чтобы иммерсионная среда в линзах и покровное стекло микроскопа имели высокий показатель преломления. Как показано на рисунке 7(b), световые лучи, выходящие из передней линзы под углом меньшим критического (на рисунке он обозначен A(1)), уже не возвращаются в микроскоп. При достижении критического угла или его превышении (угол A(2) на рисунке 7(b)) происходит полное внутреннее отражение.

Для получения дополнительной информации при исследованиях, с методом полного внутреннего отражения часто сочетаются другие популярные передовые методы флуоресценции, такие как резонансный перенос энергии флуоресценции (FRET), восстановление флуоресценции после фотообесцвечивания (FRAP), а также спектроскопия. В сочетании, эти методы являются мощным инструментом в изучении отдельных флуророфоров и флуоресцентно окрашенных молекул. Преимущества изучения отдельных молекул только сейчас начинают осознаваться. Таким образом, сегодня диапазон исследований оптической микроскопии — от отдельных молекул до целых животных.

Заключение

Современные флуоресцентные микроскопы сочетают в себе мощь высококачественных оптических компонентов с компьютеризированным управлением и формированием изображений цифровым способом, что позволяет достигать уровня сложности, который далеко превосходит простое визуальное наблюдение. Сегодня микроскопия в значительной степени зависит от электронных способов формирования изображения, позволяющих быстро получать информацию при низких уровнях световых сигналов или на визуально не регистрируемых длинах волн. Эти технические усовершенствования являются не просто элементами внешнего оформления, но существенными компонентами оптического микроскопа, как сложной измерительной системы.

Время, когда оптическая микроскопия было чисто описательной дисциплиной или интеллектуальной игрушкой прошло. Сегодня получение оптического изображения является только первым шагом в анализе данных. Этот первый шаг осуществляется микроскопом в соединении с электронными детекторами, процессорами изображений, дисплеями, которые могут рассматриваться как расширение системы формирования изображений. Применяемое уже повсеместно компьютеризированное управление фокусировкой, положением предметного столика, оптическими компонентами, затворами, фильтрами и детекторами позволяет проводить такие манипуляции во время эксперимента, которые были просто невозможны для человека при работе на механических микроскопах. Все более возрастающее использование оптоэлектроники во флуоресцентной микроскопии привёло к разработке оптических пинцетов для манипулирования субклеточными структурами и частицами, к наблюдению отдельных молекуле, а также к появлению широкого круга сложнейших спектроскопических приложений.

Комбинации флуоресцентных фильтров

Комбинации эпи-флуоресцентных интерференционных и поглощающих фильтров помещаются в фильтр-кубы (или оптические блоки) и включают в себя фильтр возбуждения, дихроичный светоделитель (часто называемый зеркалом) и запирающий (или эмиссионный) фильтр, как показано на рисунке 1(а). Это руководство может быть полезно при подборе комбинации фильтров, соответствующей поглощательным и испускательным спектральным характеристикам хромофоров, применяемых в широкопольной флуоресцентной микроскопии. Спектральные кривые типичной комбинации высокопроизводительных полосовых фильтров в синем диапазоне возбуждения представлены на рисунке 1(b). Комбинации флуоресцентных фильтров компании Nikon поставляются с узкополосными, среднеполосными и широкополосными фильтрами возбуждения и соответствующими им эмиссионными фильтрами с определённой или широкой полосой пропускания.

Рис. 8. Спектральные кривые блока фцлуоресцентных светофильтров

Ультрафиолетовое возбуждение — в набор флуоресцентных фильтров ультрафиолетового возбуждения компании Nikon входят четыре тщательно сбалансированных комбинации, в которые включены обычные полосовые или широкополосные эмиссионные (запирающие) фильтры, способные избирательно пропускать флуоресцентное свечение в узком или широком диапазоне синего, зелёного и красного участков видимого спектра. Эти комбинации фильтров охватывают диапазон возбуждения от 330 до 380 нанометров с шириной полосы пропускания 10, 40 и 50 нанометров. В три комбинации входит одно и то же дихроичное зеркало, а в четвертой оно имеет более низкую волну отсечки для совпадения с узкой полосой возбуждения. Комбинации ультрафиолетовых фильтров включают эмиссионные фильтры либо с заданной, либо с широкой полосой пропускания.

Фиолетовое возбуждение — в набор флуоресцентных фильтров фиолетового возбуждения компании Nikon входят три комбинации, в которые включены обычные полосовые или широкополосные эмиссионные (запирающие) фильтры, способные избирательно пропускать флуоресцентное свечение в узком или широком интервале синего, зелёного и красного участков спектра. Эти комбинации фильтров охватывают диапазон возбуждения от 379 до 420 нанометров с шириной полосы пропускания 10, 22 и 40 нанометров. В две комбинации входит одно и то же дихроичное зеркало, а в третьей оно имеет более низкую волну отсечки для совпадения с полосой возбуждения на более коротких волнах.

Сине-фиолетовое возбуждение — в набор флуоресцентных фильтров сине-фиолетового возбуждения компании Nikon входят четыре комбинации, в которые включены обычные полосовые или широкополосные эмиссионные (запирающие) фильтры, способные избирательно пропускать флуоресцентное свечение в узком или широком интервале голубого, зелёного и красного участков видимого спектра. Эти дополнительные наборы фильтров охватывают диапазон возбуждения от 400 до 446 нанометров с шириной полосы пропускания 10, 20 и 40 нанометров. В три комбинации входит одно и то же дихроичное зеркало, а в четвертой оно имеет более высокую волну отсечки (на 5 нанометров) для соответствия другим компонентам.

Синее возбуждение — набор флуоресцентных фильтров синего возбуждения компании Nikon состоит из шести сбалансированных комбинаций, в которые включены обычные полосовые или широкополосные эмиссионные (запирающие) фильтры, способные избирательно пропускать флуоресцентное свечение в узком или широком интервале зелёного, жёлтого, красного и инфракрасного участков спектра. Эти комбинации фильтров охватывают диапазон возбуждения от 420 до 495 нанометров с шириной полосы пропускания 20, 30, 40 и 70 нанометров. В пять комбинаций входит одно и то же дихроичное зеркало, а в шестой оно имеет более низкую волну отсечки для увеличения принимаемого сигнала. Все полосные запирающие фильтры для фильтрационных наборов синего возбуждения компании Nikon имеют спектральную ширину 40 нанометров. Один из фильтров (B-3A) разработан для применения с освещением галогенной лампой с вольфрамовой нитью.

Зелёное возбуждение — набор флуоресцентных фильтров зелёного возбуждения компании Nikon состоит из шести блоков, в которые включены обычные полосовые или широкополосные эмиссионные (запирающие) фильтры, способные избирательно пропускать флуоресцентное свечение в узком или широком интервале жёлтого, оранжевого, красного и ближнего инфракрасного участков спектра. Эти комбинации фильтров охватывают диапазон возбуждения от 510 до 560 нанометров с шириной полосы пропускания 10, 25, 30 и 50 нанометров (включая узкую, среднюю и широкую полосы возбуждения). В три комбинации входит одно и то же дихроичное зеркало (565 нанометров), а остальные три имеет волну отсечки с большей длиной (570 и 575 нанометров). Два из шести фильтрационных наборов компании Nikon для зелёного возбуждения включают полосовые запирающие фильтры с полосами пропускания 60 и 75 нанометров.

Жёлтое возбуждение — набор флуоресцентных фильтров жёлтого возбуждения компании Nikon состоит из двух сбалансированных комбинаций, в которые включены эмиссионные (запирающие) фильтры с одной определённой полосой пропускания, способные избирательно пропускать флуоресцентное свечение в оранжевом и красном участках спектра. Эти дополнительные комбинации фильтров охватывают диапазон возбуждения от 532 до 587 нанометров с шириной полосы пропускания 40 и 55 нанометров. В обе комбинации входит одно и то же дихроичное зеркало (с отсечкой на 595 нанометрах). Два фильтрационных набора компании Nikon для жёлтого возбуждения включают полосовые запирающие фильтры с полосами пропускания 60 и 75 нанометров.

Красное возбуждение — комбинация флуоресцентных фильтров компании Nikon для красного возбуждения представлена одним блоком, который включает полосовой эмиссионный (запирающий) фильтр, способный избирательно пропускать флуоресцентное свечение в дальнем красном и ближним инфракрасном участках спектра. Середина полосы пропускания запирающего фильтра приходится на 700 нанометров, а её ширина — 75 нанометров (от 663 до 738 нанометров). Широкая 60-нанометровая полоса возбуждения от 590 до 650 нанометров захватывает оранжевые и красные длины волн. В комбинацию Cy5 HYQ входит дихроичное зеркало с отсечкой на 660 нанометрах, что на 10 нанометров больше отсечки полосы возбуждения.

Возбуждение жёлтого флуоресцентного белка (YFP) — для жёлтого флуоресцентного белка компанией Nikon разработана одна высококачественная сбалансированная комбинация, которая расширяет возможности регистрации флуоресцентного белка (обеспеченные тремя фильтрационными наборами для зелёного флуоресцентного белка (GFP)) благодаря использованию фильтров для вариантов GFP с большей длиной волны (YFP и EYFP). В блок фильтров YFP HYQ входят фильтры возбуждения и эмиссионные (запирающие) фильтры с относительно узкой полосой пропускания, разработанные специально для соответствия спектральным характеристикам жёлтого флуоресцентного белка с усиленной флуоресценцией (усиленного YFP), что позволяет оценить флуоресценцию от дериватов YFP отдельно от остальных флуоресцентных белков.

Возбуждение в двух полосах — набор двухполосных флуоресцентных фильтров Nikon состоит из трёх тщательно сбалансированных комбинаций, включающих двухполосные фильтры (возбуждения и эмиссионные (запирающие) фильтры), объединённые в одном блоке, избирательно пропускающем флуоресцентное свечение от двух флуорофоров одновременно. Каждый из фильтрационных блоков оптимально сочетается со специфичной флуорохромной парой, хотя также эффективно может работать и с другими парами флуоресцентных красителей, имеющих те же спектральные профили поглощения и испускания. Благодаря точному подбору полос, с крутыми межполосными переходами между участками отражения и пропускания, различные сигналы возбуждения и испускания разделяются с минимально перекрывающейся интерференцией.

Возбуждение в трёх полосах — трёхполосные флуоресцентные фильтры Nikon представлены двумя сбалансированными блоками, включающими трёхполосные фильтры (возбуждения и эмиссионные (запирающие) фильтры), избирательно пропускающие флуоресцентное свечение от трёх флуорофоров одновременно. Каждый из фильтрационных блоков оптимально сочетается со специфичным набором из трёх флуорохромов, хотя также эффективно может работать и с другими комбинациями красителей, имеющих те же спектральные профили поглощения и испускания. Благодаря точному подбору полос, с крутыми межполосными переходами между участками отражения и пропускания, различные сигналы возбуждения и испускания разделяются с минимальной интерференцией между ними. Тройные кубы.

HYQ кубы — HYQ комбинации флуоресцентных фильтров Nikon представлены четырьмя тщательно сбалансированными высококачественными блоками, каждый из которых включает полосные эмиссионные (запирающие) фильтры для избирательного пропускания флуоресценции в пределах ограниченного диапазона. В обозначении каждого HYQ-фильтра отражено название флуорохрома, для которого он был разработан, но в пределах своих диапазонов возбуждения каждая комбинация может применяться для наблюдения различных флуорохромов с соответствующими характеристиками.

Базовый список блоков флуоресцентных фильтров Nikon

В основе системы условных обозначений, применяемых компанией Nikon, лежат смешанные термины, появившиеся в начале 1990-х годов. В то время все дополнительные комбинации фильтров Nikon производились методом напыления твёрдых покрытий, но сегодня при производстве многих фильтров, применяются передовые методы мягкого покрытия. И хотя мягкие покрытия более чувствительны к влажности и нагреву и требуют более аккуратного (по сравнению с твёрдыми покрытиями) обращения, они демонстрируют более высокие значения оптической плотности и обеспечивают бо?льшую лёгкость в тонкой настройке специфичных полос пропускания. Понимание условных обозначений комбинаций фильтров Nikon позволяет быстро подбирать необходимые фильтры для специфичных флуророфоров.

Первая буква в принадлежащей компании Nikon системе буквенно-цифровых обозначений указывает на участок спектра возбуждения (например, UV, V, B, и G являются сокращениями от английских слов «ultraviolet» — ультрафиолетовый, «violet» — фиолетовый, «blue» — синий, и «green» — зелёный, соответственно). Число, следующее за кодировкой спектра возбуждения, обозначает ширину полосы пропускания фильтра возбуждения: 1 соответствует узкополосному возбуждению, 2 — среднеполосному, и 3 — широкополосному возбуждению. И, наконец, одна или несколько букв, следующих за числом, соответствующим ширине полосы возбуждения, обозначают характеристики запирающего фильтра. Буква A указывает на стандартный широкополосный запирающий фильтр с самой низкой длиной волны отсечки, B обозначает широкополосный эмиссионный фильтр, имеющий более высокую волну отсечки. Обозначение E (от английского «enhanced» — усиленный) в полосных эмиссионных фильтрах указывает на улучшенные характеристики в смысле сокращения интерференционного взаимодействия разделяемых сигналов. Обозначение E/C указывает на комбинацию мягких интерференционных покрытий, разработанных специально для работы с такими специфическими красителями, как DAPI, FITC, TRITC и техасский красный.

Флуоресцентная краска синяя

Новая формула нашей флуоресцентной краски, стала еще лучше и проще. Минимальный размер частиц и очень хорошая диспергация, дают ей максимальную укрывистость, среди подобных материалов. Минимизацию ступенек при всех видах работ с аэрографией с использованием флуоресцентных красок, а также возможность создания идеальных переходов градиентов и оптических смещений тонов.

Cверхяркая, флуоресцентная краска для аэрографии. Светящаяся в ультрафиолете, флуоресцентная краска обладает очень ярким, режущим глаз эффектом при обычном свете. Краска наносится для усиления эффекта на белый грунт или подложку. Флуоресцентная краска делает транспортные средства очень заметными в потоке, но обладает рядом недостатков. Основной недостаток флуоресцентной краски — низкая светостойкость, флуоресцентная краска всех производителей крайне подвержена выцветанию, к сожалению, эту проблему не решают ни лаки с защитой от ультрафиолетового излучения, ни какие-либо другие материалы. Однако флуоресцентные краски, можно добавлять в совпадающие по цвету базы и материалы для увеличения яркости, при этом они будут давать усиления цвета, а выцветание будет незаметно. Мы рекомендуем использовать флуоресцентные краски для легкосъемных деталей или поверхностей, подверженных минимальному воздействию ультрафиолета. При любом варианте применения, мы рекомендуем использовать лаки с защитой от ультрафиолета.

Особенности работы с флуоресцентными цветами. 

Флуоресцентные цвета – это ультраяркие цвета, которые обладают способностью, делать видимыми для человеческого глаза, часть ультрафиолетового спектра пучка света, этим обусловлена их особая яркость. Иначе говоря на этих красках мы видим то, что видят некоторые насекомые в их нормально состоянии. Для улучшения свойств, их наносят на белую подложку, которая отражает максимально большое количество света попавшего на нее. Огромным плюсом этих цветов является их особая заметность с больших расстояний в любую погоду. Очевидным же и серьезным минусом является их крайне низкая светостойкость по сравнению с остальными материалами. Даже будучи защищены качественным лаком, с полноценной защитой от ультрафиолета, они выгорают при постоянном нахождении на солнце примерно за 3-4 месяца. Особенно сильно это будет проявляться с такими материалами, как пластидип и прочие резины, которые химически не воспринимают компоненты для защиты от ультрафиолета. Особую популярность эти цвета сыскали в мотоциклах и на транспорте, и в различных «разметках».

Из минусов для использования отметим, что если очень много смотреть на подобные цвета, например находится в комнате полностью окрашенной в подобные цвета, то со временем ваше цветовосприятие немного пострадает, однако позднее оно восстановится. Это особенность физиологии. Что касается непосредственно работы с этими цветами то еще раз отметим, что красятся они только на белую подложку. Также важно, что вопреки распространённому мнению работать с этими материалами не так просто, как кажется на первый взгляд. Флуоресцентная краска является транспарентной краской (полупрозрачной) и при разности слоев или слишком высокой концентрации и неравномерном нанесении – она может пятнить. Особенно этим грешат темные цвета (зеленый синий красный). Так как чем толще слой тем менее отражение белого цвета подложки, тем более темное пятно в этом месте вы увидите. Поэтому при покраске не желательно переусердствовать. Подкрасить локально, если вы что-то испортили может быть довольно проблематично. Здесь флюры частично похожи на кенди краску, чем больше слой тем темнее он будет в этом месте. Из неприятных особенностей этой краски я бы отметил тот факт, что пигмент у флуоресцентных красок достаточно мелкий от 3 микрон. Это чревато тем, что при длительном хранении, он может слипаться даже в очень качественно отфильтрованной краске, может потребовать дополнительной фильтрации. В противном случае вам гарантированы пятна и яркие плевки сгустков краски на деталь.

В любом случае перед работой рекомендуется  профильтровать пигмент, что, впрочем, характерно для любых покрасочных работ. За счет того, что краска, какправило, очень высоко наполнена пигментом, это приводит к тому что при работах она может проседать под лаком, иногда даже под 2 слоями. Нужно помнить, что матовые лаки усиливают действие флуоресцентных красок, вследствие дополнительного рассеивания видимого светового пучка.

4 Риски для здоровья, связанные с флуоресцентным освещением

Четверг, 31 августа 2017 г.

За последние несколько десятилетий в нашу жизнь медленно проникло антибактериальное химическое вещество, известное как триклозан. Начиная с 1970-х годов как лечебный скраб, он начал появляться в шампунях, чистящих средствах, мыле для рук и даже в зубной пасте. К 2000 году он уже был в 75 процентах жидкого мыла, а к 2014 году его можно было найти на этикетках ингредиентов более чем 2000 потребительских товаров.

Исходя из этих статистических данных, можно сделать вывод, что это новое улучшенное чистящее средство имело большой успех.Не так. Фактически, только прошлой осенью FDA выпустило окончательное правило, запрещающее продажу антибактериального мыла и средств для мытья тела, содержащих триклозан, потому что это химическое вещество связано с серьезными проблемами со здоровьем и фактически вызывает рак у мышей.

То, что мы считали еще одним признаком прогресса, оказалось небольшой ошибкой. Считается, что безвредные потребительские товары полны таких примеров. (Спросите своих родителей, бабушек и дедушек об этих старых рекламных роликах, в которых Фред Флинтстон курит Winston.) Но даже если прогресс не всегда идет по прямой, важно учиться на прошлых ошибках и постоянно совершенствоваться.

На протяжении десятилетий люминесцентные лампы безраздельно царили как доступная и энергоэффективная альтернатива лампам накаливания в наших офисах. А поскольку освещение и HVAC являются самыми большими потребителями энергии в среднем коммерческом здании, люминесцентные лампы были названы большим шагом вперед в нашем энергетическом прогрессе. Действительно, так оно и было: согласно U.S. Обследование энергопотребления коммерческих зданий, проведенное Управлением энергетической информации, в 2012 году на освещение потреблялось лишь 10 процентов всей электроэнергии по сравнению с 21 процентом в 2003 году.

Но что, если, подобно триклозану, преимущества флуоресцентного освещения станут менее впечатляющими, если учесть опасности, которые с тех пор были обнаружены?

Опасность в трубе

Флуоресцентные лампы излучают свет, когда электрический ток возбуждает пары ртути внутри стеклянной трубки. Этот пар производит коротковолновый ультрафиолетовый свет, который заставляет люминофорное покрытие, покрывающее внутреннюю часть трубки, светиться.Но хотя эти лампы намного более энергоэффективны, чем их предшественники, они несут с собой целый ряд потенциальных рисков для здоровья:

Мигрень — Хотя врачи не нашли доказательств того, что флуоресцентные вещества вызывают мигрень, есть некоторые свидетельства того, что они могут усугубить проблему для тех, кто уже страдает от случайных мигреней или склонен к головным болям. Причина в том, что электрический ток, который реагирует с парами ртути, не является постоянным, а вместо этого очень быстро включается и выключается.Это мерцание, независимо от того, воспринимаете вы его или нет, у некоторых людей связывают с учащением мигрени и даже припадков.

Болезнь глаз — УФ-свет может повредить не только вашу кожу, но и глаза. Исследование 2011 года показало, что некоторые флуоресцентные лампы излучают ультрафиолетовое излучение за пределами безопасного диапазона для наших глаз и могут увеличивать количество заболеваний глаз, связанных с ультрафиолетом, на 12 процентов, а также вызывать катаракту и птеригию (разрастание мясистой ткани на конъюнктиве).

Возможные утечки УФ-излучения — Посмотрите внимательно на люминесцентную лампу, и вы можете увидеть их: тонкие трещины в люминофорном покрытии, которое покрывает внутреннюю часть трубок.Эти трещины позволяют ультрафиолетовому излучению просачиваться наружу, и чем больше повреждена лампа, тем больше вероятность радиационного повреждения вашего тела. Хотя прямые люминесцентные лампы обычно менее подвержены повреждениям, чем их спиральные компактные собратья, КЛЛ, риск присутствует всегда.

Воздействие ртути — При поломке любой лампочки возникает беспорядок, но с люминесцентными лампами это также означает пары ртути. Фактически, согласно одному исследованию, ртуть, которая является нейротоксином, который может оказывать множество разрушительных воздействий на ваше здоровье, может сохраняться до четырех часов после того, как стекло подметено.Авторы отметили: «Концентрация паров ртути в воздухе помещений может превышать токсикологические пороговые значения, вызывающие озабоченность, такие как острый контрольный предел воздействия (REL) для паров ртути, установленный Агентством по охране окружающей среды Калифорнии».

Более безопасная альтернатива

Хорошая новость в том, что эволюция освещения сделала еще один шаг вперед. В отличие от люминесцентных ламп, светодиоды практически не производят УФ-излучения, они не содержат ртути и не мерцают во время работы. Лучше всего то, что они еще более энергоэффективны, а это значит, что вы можете сохранить все преимущества флуоресцентных ламп без какой-либо опасности для здоровья.

Рассматривайте модернизацию освещения как положительный шаг для вашей прибыли. и здоровье ваших сотрудников. (И не забудьте одновременно проверить наличие триклозана в мыле для рук.)

Нельсон Струеве (Nelson Struewe) — вице-президент по продажам компании LED2, производителя и продавца светодиодной продукции для внутреннего и наружного коммерческого освещения. Какие риски для здоровья беспокоят вас в вашем учреждении? Поделитесь своими мыслями на нашей странице в Facebook или в Twitter @ LED2 .

Люминесцентный светильник | Люминесцентные лампы и лампы

Выбор люминесцентного света для фотографии

Выбор подходящего люминесцентного освещения для студии означает понимание его преимуществ. Люминесцентные лампы обеспечивают непрерывный свет, который можно приглушить или сделать ярче во время фотосессии. При непрерывном студийном освещении, таком как флуоресцентные или вольфрамовые лампы, освещение, которое вы наблюдаете в студии, отражается на фотографиях.

Из чего сделаны люминесцентные лампы?

Цветные люминесцентные лампы бывают белого, зеленого, теплого желтого или красного оттенков.Люминесцентные лампы — это энергоэффективные искусственные источники света, созданные путем смешивания паров аргона и ртути и последующей зарядки химических веществ металлическими электродами с щелочным покрытием. Электричество соединяется с газом и ионизирует его, а затем люминофор превращает его в свет. Другими формами энергоэффективного искусственного освещения для фотографии являются светодиодные фонари, которые производят освещение, подобное естественным источникам, таким как солнце.


Использование люминесцентных ламп в фотографии

Новые люминесцентные лампы излучают мягкий свет, как лампы накаливания, что делает их отличным вариантом для портретной фотографии.Еще одно распространенное использование флуоресцентных ламп для фотографий — это изображения продуктов. При использовании компактных люминесцентных ламп выберите параметры с индексом цветопередачи или CRI 90 или выше для достижения наилучших результатов при смешивании с дневным светом. Другие версии, такие как 8-футовые люминесцентные лампы, которые покрывают большую площадь, хорошо подходят для съемки на открытом воздухе и моделирования. Подставки для розеток люминесцентных ламп могут поставляться в виде комплектов с зонтами, отражателями или зелеными экранами для увеличения диапазона фотографии. Выбирайте люминесцентные подставки для розеток, которые имеют от одной до семи розеток, для небольшой или большой зоны покрытия.

B&H Photo and Video предлагает комплекты флуоресцентного и непрерывного освещения для профессиональных фотографов и любителей. Подберите подходящие варианты освещения люминесцентными, светодиодными и лампами накаливания для своей студии.

Опасны ли компактные люминесцентные лампы?

Лампочки постоянно ломаются. Так почему же одна сломанная лампочка в доме в штате Мэн заставила Департамент охраны окружающей среды штата направить домовладельца к специалисту по дезинфекции?

Ответ кроется в типе сломавшейся лампочки — компактная люминесцентная лампочка — и в том, что было внутри этой лампочки.Компактные флуоресцентные лампы, как и их трубчатые флуоресцентные предшественники, содержат небольшое количество ртути — обычно около пяти миллиграммов. Ртуть важна для способности люминесцентной лампы излучать свет; ни один другой элемент не оказался столь же эффективным.

Ртуть, которую иногда называют ртутью, не менее эффективна для включения белого света, но также очень токсична. Это особенно вредно для мозга как плода, так и детей. Вот почему чиновники ограничили или запретили его использование в приложениях от термометров до автомобильных и термостатических переключателей.(Один переключатель термостата, который все еще распространен во многих домах, может содержать 3000 миллиграммов (0,1 унции) ртути или до 600 компактных флуоресцентных ламп.)

Проблема возникает, когда лампа разбивается. Ртуть выделяется в виде пара, который можно вдыхать, и в виде мелкого порошка, который может оседать на ковре и других тканях. По крайней мере, один случай отравления ртутью был связан с флуоресцентными лампами: статья 1987 года в журнале Pediatrics описывает 23-месячного ребенка, который потерял в весе и сильно высыпал после упаковки восьмифутовой (2.4-х метровые) трубчатые лампочки сломались в игровой зоне.

Государственные и федеральные правительственные агентства говорят, что поломки, хотя и заслуживают осторожности, обычно можно недорого устранить с помощью хозяйственных товаров. (В случае штата Мэн штат подтверждает предоставление направления, но настаивает на том, что домовладельца проинформировали о том, что в таком шаге нет необходимости.)

Джим Берлоу, директор отдела минимизации и управления опасными отходами Агентства по охране окружающей среды США (EPA), рекомендует начать с открытия окон и выйти на улицу.«Любые проблемы часто решаются по большей части за счет быстрого проветривания помещения», — говорит он. «Выведите всех людей и домашних животных из комнаты на 15 минут и дайте комнате проветриться. Если у вас есть система центрального отопления или система HVAC [отопления, вентиляции и кондиционирования], вы не хотите, чтобы она всасывала дым вокруг, так что выключи это «.

Главное — не касаться хэви-метала. После проветривания комнаты большие части лампы следует зачерпнуть с твердых поверхностей жесткой бумагой или картоном или снять с ковровых покрытий в перчатках, чтобы избежать контакта.Используйте липкую ленту или изоленту, чтобы собрать более мелкие фрагменты; затем на твердых поверхностях протрите участок влажной бумажной салфеткой или влажной салфеткой. Все материалы следует поместить в герметичный полиэтиленовый пакет или, что еще лучше, в стеклянную банку с металлической крышкой.

«Если он попадет в банку, это неплохая защита», — заявляет Берлоу. «Мы обнаружили, что пластиковые пакеты на самом деле не содержат паров ртути, поэтому, безусловно, если у вас есть пластиковый пакет, выньте его на улицу, когда закончите». Как правило, следует избегать использования пылесосов или веников, поскольку они могут распространить ртуть в другие части дома.

Утилизировать неповрежденные луковицы тоже может быть головной болью. Во многих регионах незаконно выбрасывать флуоресцентные лампы вместе с обычным мусором, но ближайший пункт переработки или возврата может находиться за много миль. (И, учитывая количество бутылок и банок, которые попадают на свалки, несмотря на широкое распространение программ рециркуляции обочин, кажется вероятным, что любой барьер для рециркуляции приведет к относительно низким темпам утилизации; в 2004 году Ассоциация переработчиков освещения и ртути оценила уровень утилизации ртутных ламп в жилых домах составляет 2 процента.) Многие предприятия по переработке бытовых отходов и некоторые продавцы принимают флуоресцентные лампы; EPA и Earth 911 поддерживают онлайн-каталоги мест сбора. Среди крупных продавцов люминесцентных ламп IKEA предлагает бесплатно забрать компактные люминесцентные лампы в свои магазины.

«Мы в первую очередь предпочитаем не бросать их на свалки», — говорит Берлоу. «Переработка действительно замыкает круг в этом вопросе, насколько это возможно прямо сейчас. Но, с другой стороны, мы также не видим огромных рисков, связанных с их попаданием на свалки.«

А компактные люминесцентные лампы фактически уменьшают загрязнение ртутью из единственного крупнейшего источника в США: угольных электростанций.« Вероятно, самое важное, что нужно людям для подключения к компактным люминесцентным лампам, — это то, что они экономят значительное количество энергии », — говорит Берлоу. — добавляет: «Мы говорим о сокращении от двух третей до трех четвертей энергии, связанной с освещением».

Джеймс Дакин, старший инженер-консультант GE Lighting в Кливленде, говорит, что замена освещения без использования ртути может быть в разработке. : светодиоды (LED) быстро развиваются.«Светодиоды, возможно, являются наиболее многообещающей альтернативой, не содержащей ртути, — говорит он, — но в настоящее время им не хватает общего компромисса между эффективностью / цветом / стоимостью».

Но пока правят флуоресцентные лампы, не ищите постепенного отказа от ртути. «Было исследовано множество других атомов и молекул, — объясняет Дакин, — но никто не нашел ничего более практичного и эффективного, чем ртуть».

Видеть океан в неоне

Примечание редактора: Дэвид Грубер — один из новых исследователей National Geographic 2014, программа, которая чествует провидцев завтрашнего дня — тех, кто делает открытия, вносит изменения и вдохновляет людей заботиться о планете.

Дэвид Грубер обнаружил под водой секретный мир — и он светится.

Его экспедиции обнаружили сотни мерцающих существ, и все они хвастались друг перед другом таинственным свечением. Это подводное зрелище, которого раньше никто не видел.

И это не просто красиво. Работа Грубера предлагает еще одну причину спасения жизни в океане, которую мы только начинаем ценить и понимать. Он считает, что в некоторых из этих необычных животных могут быть ключи к открытиям в медицине.

Но сначала мы должны их идентифицировать. Вот почему, находясь на суше, Грубер разрабатывает технологии, которые революционизируют исследование океана, например, специальное фотооборудование для захвата флуоресцентного света, который человеческий глаз обычно не видит.

Случайное открытие привело его исследование в движение. Разрабатывая выставку для Американского музея естественной истории в Нью-Йорке, Грубер сделал сотни фотографий одного и того же кораллового рифа днем ​​и ночью, чтобы запечатлеть его флуоресцентное свечение — явление, обычное для этих разновидностей кораллов.Но на одном изображении маленький ярко-зеленый угорь пронзил тьму.

«Он был настолько флуоресцентным, что казался нереальным. Мы никогда не видели ничего подобного», — говорит Грубер, научный сотрудник музея и морской биолог из Городского университета Нью-Йорка.

Грубер и его команда отправились на поиски маленькой зеленой тайны в дикой природе. Им это удалось, и они обнаружили еще 20 видов с флуоресцентными дисплеями, включая ската.

Оказывается, эти существа могут видеть свечение друг друга — зеленым, красным или оранжевым — в то время как человеческий глаз не может обнаружить их свечение.

В неоновом световом шоу могут участвовать только животные со специальными фильтрами в глазах, в том числе множество рыб. Возможно, миллионы лет эти существа передавали друг другу сигналы на этом секретном языке света.

«Есть скрытый слой узоров и цветов, на который люди просто настраиваются», — говорит Грубер. «Это совершенно новый способ восприятия и лучшего понимания жизни в море».

Еще две южно-тихоокеанские экспедиции выявили более 200 биофлуоресцентных видов.«Большинство из них — застенчивые, затворнические рыбы, которые остаются спрятанными, но мы также идентифицировали несколько акул, которые ярко флуоресцируют», — говорит он.

Чтобы открыть этот подводный мир, Грубер решил сфотографировать океан, как будто он ловит рыбу.

Грубер и его команда обнаружили более 200 биофлуоресцентных видов.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Под водой мир кажется людям синим. Это потому, что вода быстро поглощает большинство цветов света, кроме синего.Специальные белки биофлуоресцентных видов поглощают этот синий свет и превращают его в яркие зеленые, оранжевые и красные цвета. Но чтобы увидеть эти флуоресцентные оттенки, животному нужен желтый фильтр, который блокирует подавляющий синий цвет. Оказывается, у многих рыб именно такие желтоватые светофильтры есть в линзах глаз.

Но люди этого не делают. Чтобы «видеть» как рыба, Грубер использует желтый фильтр на своей камере, имитирующий линзу в глазу рыбы. Используя эту установку, он запечатлел яркое зрелище флуоресцентных красных, зеленых и оранжевых узоров на акулах, угрях, морских коньках и многих других.(См. «Изображения: Рыбы загораются неоновыми цветами».)

«Мы открываем секретный мир, в который некоторые морские существа были настроены миллионы лет, но мы только сейчас начинаем это замечать. Он открывается. открывает совершенно новую область науки », — говорит Грубер.

Еще более дразняще, чем то, как они светятся, — вот почему. «Коралловые рифы — одно из самых биологически разнообразных мест на планете, но большое разнообразие означает большую конкуренцию», — говорит Грубер. Некоторые рыбы редко выходят на улицу, кроме как для спаривания, и многие идут на этот риск только большими группами при свете луны.

Вот где появляется флуоресценция. «Лунный свет освещает их флуоресцентные узоры и, возможно, позволяет этим рыбам быстро узнавать и находить друг друга», — говорит Грубер.

Флуоресценция полезна не только для «рыбных разговоров». Флуоресцентные белки медуз и кораллов каждый день используются в медицинских исследованиях, освещая различные части клеток, чтобы помочь ученым понять внутреннюю работу жизни.

Эта цепная кошачья акула выглядит ярко-флуоресцентно-зеленой при фотографировании камерой Грубера с желтым фильтром, имитирующим линзу в глазу рыбы.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Открытия Грубера могут привести к новым открытиям в области медицины и онкологических исследований. Обнаружив огромное количество новых биофлуоресцентных видов, его команда расширяет резервуар флуоресцентных белков, которые исследователи могут использовать, чтобы заглядывать в клетки.

В более глубоких и темных областях океана многие животные могут излучать свой собственный свет. Вместо флуоресценции, для которой требуется немного окружающего света, эти животные светятся, как фонари, в процессе, называемом биолюминесценцией.Грубер тоже изучает их, используя чрезвычайно светочувствительные подводные камеры, чтобы снимать с резким разрешением.

Камеры прикрепляются к подводным лодкам и дистанционно управляемому подводному аппарату, разработанному специально для изучения светящейся жизни. Эти установки опускаются на глубину почти 10 000 футов (3048 метров), чтобы увидеть биолюминесцентную жизнь на удаленных рифах.

«Мы в основном изучали только кожу океана, но с помощью новых технологий теперь мы можем начать изучать жизнь в глубоком темном океане, самом большом месте обитания на планете», — говорит Грубер.

Одна из забавных частей исследования океана для Грубера — это изобретение и опробование новых устройств. В предстоящей экспедиции один из членов его команды испытает новый «экзокостюм» для дайвинга, чтобы собрать морских обитателей на глубине 1000 футов (305 метров), намного глубже, чем может пройти любой аквалангист.

У камбалы красные флуоресцентные узоры на спине (показаны) и зеленые на животе.

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Экзокостюм похож на подводную лодку и защищает пилота от опасного давления океана; костюм использует двигатели для перемещения по воде и использует руки робота для выполнения задач.

«Каждый раз, когда мы погружаемся глубже, мы встречаем новые виды», — говорит он. «Океаны покрывают более 70 процентов нашей планеты, и с новыми инструментами, позволяющими перенести людей под них, еще так много предстоит открыть».

Энтузиазм Грубера к светящейся морской жизни заразителен. Выставка «Существа света», которую он помог создать, была самой посещаемой временной выставкой Американского музея естественной истории. Приложение и блог еще больше расширили свою популярность, и он выходит на новую аудиторию, сотрудничая с художниками.

«Люди хотят защитить то, что они любят и понимают», — говорит он. «Рифы — одна из наиболее угрожаемых сред в нашем мире. Чем больше я буду рассказывать об удивительных животных и поведении, которые я могу исследовать, тем больше людей может вдохновиться помочь их сохранить».

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Введение в флуоресцентные белки | Nikon’s MicroscopyU

Открытие зеленого флуоресцентного белка в начале 1960-х годов в конечном итоге ознаменовало новую эру в клеточной биологии, позволив исследователям применять методы молекулярного клонирования, объединяя флуорофорную составляющую с широким спектром белковых и ферментных мишеней, чтобы контролировать клеточные процессы в живых организмах. системы, использующие оптическую микроскопию и связанную с ней методологию.В сочетании с последними техническими достижениями в области широкопольной флуоресценции и конфокальной микроскопии, включая сверхбыстрые цифровые камеры с низким уровнем освещенности и системы многодорожечного лазерного управления, зеленый флуоресцентный белок и его генетические производные со сдвигом цвета продемонстрировали неоценимую услугу во многих тысячах экспериментов по визуализации живых клеток. .

Рисунок 1 — Флуоресцентные белковые метки в живых клетках

Осаму Шимомура и Фрэнк Джонсон, работавшие в лабораториях Фрайдей Харбор при Вашингтонском университете в 1961 году, впервые выделили кальций-зависимый биолюминесцентный белок из медузы Aequorea victoria , которую они назвали экуорином .Во время процедуры выделения был обнаружен второй белок, у которого отсутствовали биолюминесцентные свойства синего излучения, как у экворина, но который был способен производить зеленую флуоресценцию при освещении ультрафиолетовым светом. Благодаря этому свойству белок в конечном итоге был назван бесцеремонным названием зеленый флуоресцентный белок ( GFP ). В течение следующих двух десятилетий исследователи определили, что эккорин и зеленый флуоресцентный белок работают вместе в световых органах медуз, преобразовывая индуцированные кальцием люминесцентные сигналы в зеленую флуоресценцию, характерную для этого вида.

Хотя ген зеленого флуоресцентного белка был впервые клонирован в 1992 году, значительный потенциал в качестве молекулярного зонда был реализован только через несколько лет, когда продукты слияния были использованы для отслеживания экспрессии генов у бактерий и нематод. Со времени этих ранних исследований зеленый флуоресцентный белок был разработан для производства огромного количества разноцветных мутантов, гибридных белков и биосенсоров, которые широко называют флуоресцентными белками. Совсем недавно были идентифицированы и изолированы флуоресцентные белки других видов, что привело к дальнейшему расширению цветовой палитры.В связи с быстрым развитием технологии флуоресцентных белков, теперь все осознают полезность этого генетически закодированного флуорофора для широкого спектра применений, помимо простого отслеживания меченых биомолекул в живых клетках.

Проиллюстрировано на Рис. 1 представляют собой два примера множественного флуоресцентного мечения белков в живых клетках с использованием продуктов слияния, нацеленных на субклеточные (органеллы) местоположения. Эпителиальные клетки проксимальных канальцев коры почек опоссума (линия OK ), представленные на рис. 1 () (а) , трансфицировали смесью вариантов флуоресцентного белка, слитых с пептидными сигналами, которые опосредуют транспорт к любому ядру (усиленный голубой флуоресцентный белок; ECFP ), митохондрии (флуоресцентный белок DsRed; DsRed2FP ) или сеть микротрубочек (усиленный зеленый флуоресцентный белок; EGFP ).Аналогичный образец, состоящий из эпителиальных клеток аденокарциномы шейки матки человека (линия HeLa ), изображен на рис. 1 (b) . Клетки HeLa котрансфицировали векторами субклеточной локализации, слитыми с голубым ( mTurquoise ) и желтым ( mVenus ) кодирующими последовательностями флуоресцентного белка (комплекс Гольджи и ядро, соответственно), а также с белком «Fruit». , mCherry, нацеленные на митохондриальную сеть.

Зеленый флуоресцентный белок и его мутированные аллельные формы, синий, голубой и желтый флуоресцентные белки используются для конструирования флуоресцентных химерных белков, которые могут экспрессироваться в живых клетках, тканях и целых организмах после трансфекции сконструированными векторами.Красные флуоресцентные белки были изолированы от других видов, в том числе от организмов коралловых рифов, и они так же полезны. Метод флуоресцентного белка позволяет избежать проблемы очистки, маркировки и введения меченых белков в клетки или задачи получения специфических антител к поверхностным или внутренним антигенам.

Свойства и модификации зеленого флуоресцентного белка Aequorea victoria

Среди наиболее важных аспектов зеленого флуоресцентного белка, которые необходимо оценить, является то, что вся структура нативного пептида 27 килодальтон важна для развития и поддержания его флуоресценции.Примечательно, что основной флуорофор происходит из триплета соседних аминокислот: остатков серина, тирозина и глицина в положениях 65, 66 и 67 (обозначаемых как Ser65 , Tyr66 и Gly67 ; см. Рисунок 2 ()). Хотя этот простой аминокислотный мотив обычно встречается в природе, он обычно не приводит к флуоресценции. Уникальность флуоресцентного белка заключается в том, что расположение этого триплета пептида находится в центре удивительно стабильной цилиндрической структуры, состоящей из 11 бета -листов, свернутых в трубку.

В гидрофобной среде в центре зеленого флуоресцентного белка происходит реакция между карбоксильным углеродом Ser65 и аминным азотом Gly67, которая приводит к образованию имидазолин-5-оновой гетероциклической азотной кольцевой системы (как проиллюстрировано в Рисунок 2 ). Дальнейшее окисление приводит к конъюгации имидазолинового кольца с Tyr66 и созреванию флуоресцентных частиц. Важно отметить, что флуорофор природного зеленого флуоресцентного белка существует в двух состояниях.Протонированная форма, преобладающее состояние, имеет максимум возбуждения при 395 нанометрах, и менее распространенная непротонированная форма, которая поглощает приблизительно при 475 нанометрах. Однако, независимо от длины волны возбуждения, максимальная длина волны флуоресцентного излучения составляет 507 нанометров, хотя пик широкий и нечетко очерченный.

Рисунок 2 — Созревание зеленого флуоресцентного белкового флуорофора

Две преобладающие особенности флуоресцентного белкового флуорофора имеют важное значение для его использования в качестве зонда.Во-первых, фотофизические свойства зеленого флуоресцентного белка как флуорофора довольно сложны, и, таким образом, молекула может подвергаться значительным изменениям. Многие исследования были сосредоточены на тонкой настройке флуоресценции нативного зеленого флуоресцентного белка для обеспечения широкого спектра молекулярных зондов, но нельзя недооценивать более значительный и обширный потенциал использования белка в качестве исходного материала для создания передовых флуорофоров. Второй важной особенностью зеленого флуоресцентного белка является то, что флуоресценция сильно зависит от молекулярной структуры, окружающей трипептидный флуорофор.

Денатурация зеленого флуоресцентного белка разрушает флуоресценцию, как и следовало ожидать, а мутации в остатках, окружающих трипептидный флуорофор, могут резко изменить свойства флуоресценции. Упаковка аминокислотных остатков внутри цилиндра beta чрезвычайно стабильна, что приводит к очень высокому квантовому выходу флуоресценции (до 80 процентов). Эта плотная структура белка также обеспечивает устойчивость к колебаниям флуоресценции из-за колебаний pH, температуры и денатурирующих веществ, таких как мочевина.Высокий уровень стабильности обычно отрицательно изменяется из-за мутаций зеленого флуоресцентного белка, которые нарушают флуоресценцию, что приводит к снижению квантового выхода и большей чувствительности к окружающей среде. Хотя некоторые из этих дефектов можно преодолеть с помощью дополнительных мутаций, производные флуоресцентные белки обычно более чувствительны к окружающей среде, чем местные виды. Эти ограничения следует серьезно учитывать при разработке экспериментов с генетическими вариантами.

Чтобы адаптировать флуоресцентные белки для использования в системах млекопитающих, было предпринято несколько основных модификаций зеленого флуоресцентного белка дикого типа, которые в настоящее время обнаружены во всех обычно используемых вариантах.Первым шагом была оптимизация созревания флуоресценции до температуры 37 градусов Цельсия. Созревание флуорофора дикого типа довольно эффективно при 28 градусах, но повышение температуры до 37 градусов существенно снижает общее созревание и приводит к снижению флуоресценции. Мутация остатка фенилаланина в положении 64 ( Phe64 ) на лейцин приводит к улучшенному созреванию флуоресценции при 37 градусах, что по крайней мере эквивалентно наблюдаемому при 28 градусах.Эта мутация присутствует в наиболее популярных разновидностях флуоресцентных белков, происходящих из Aequorea victoria , но это не единственная мутация, которая улучшает сворачивание при 37 градусах, поскольку были обнаружены другие варианты.

Помимо улучшения созревания при 37 градусах, оптимизация использования кодонов для экспрессии в млекопитающих также улучшила общую яркость зеленого флуоресцентного белка, экспрессируемого в клетках млекопитающих. Всего в кодирующую последовательность введено более 190 молчащих мутаций для усиления экспрессии в тканях человека.Сайт инициации трансляции Козака (содержащий нуклеотидную последовательность A / GCCAT ) также был введен путем вставки валина в качестве второй аминокислоты. Эти, наряду с множеством других улучшений (обсуждаемых ниже), привели к очень полезному зонду для визуализации живых клеток клеток млекопитающих и являются общими для всех используемых в настоящее время флуоресцентных зондов, полученных из исходного белка медузы.

Палитра флуоресцентных белков

Был разработан широкий спектр генетических вариантов флуоресцентных белков, которые характеризуются спектральными профилями флуоресцентного излучения, охватывающими почти весь видимый световой спектр (см. Таблица 1 ).Усилия по мутагенезу оригинального зеленого флуоресцентного белка Aequorea victoria медузы привели к созданию новых флуоресцентных зондов, цвет которых варьируется от синего до желтого, и они являются одними из наиболее широко используемых in vivo репортерных молекул в биологических исследованиях. Более длинноволновые флуоресцентные белки, излучающие в оранжевой и красной областях спектра, были получены из морского анемона Discosoma striata и рифовых кораллов, принадлежащих к классу Anthozoa .Еще другие виды были добыты для производства подобных белков, имеющих голубую, зеленую, желтую, оранжевую и темно-красную флуоресценцию. Продолжаются исследовательские работы по улучшению яркости и стабильности флуоресцентных белков, что улучшает их общую полезность.

Таблица 1 — Свойства флуоресцентного белка Tag4 * 9030 399 9030 40304 Мономер * 9034 77
48 .51 24
Белок
(Акроним)
Возбуждение
Максимум
(нм)
Эмиссия
Максимум
(нм)
Молярный
Коэффициент экстинкции
Quantum
Выход
76 Структура 76 in vivo
Яркость
(% EGFP)
GFP (вес) 395/475 509 21000 0.77 Мономер * 48
Зеленые флуоресцентные белки
EGFP 484 507 56,000 0,60 57,500 0,68 Мономер * 116
Суперпапка GFP 485 510 83,300 0,65 55,000 0.74 Мономер 121
mWasabi 493 509 70,000 0.80 Мономер 167 48302 110
TurboGFP 482 502 70 000 0,53 Димер 102
AcGFP 55 Мономер * 82
ZsGreen 493 505 43,000 0,91 Тетрамер 117-
Мономер * 79
Голубые флуоресцентные белки
EBFP 383 445 29,000 0,31 Мономер * 32 000 0.56 Мономер * 53
Азурит 384 450 26,200 0,55 Мономер * 43
Мономер 98
Голубые флуоресцентные белки
ECFP 439 476 32,500 0,40 Мономер * 0.40 Мономер 39
Церулеан 433 475 43,000 0,62 Мономер * 79 75
CyPet 435 477 35,000 0,51 Мономер * 53
AmCyan1 458302 24 Тетрамер 31
Мидори-Иши Циан 472 495 27,300 0,90 Димер 73 Мономер 63
mTFP1 (бирюзовый) 462 492 64000 0,85 Мономер 162 желтый флуоресцентный
83,400 0.61 Мономер * 151
Топаз 514 527 94,500 0.60 Мономер * 169 151 Мономер * 156
мЦитрин 516 529 77,000 0,76 Мономер 174
Мономер * 238
TagYFP 508 524 64,000 0.60 Мономер 118 Мономер * 144
ZsYellow1 529 539 20,200 0,42 Тетрамер 25
7 Мономер 13
Оранжевые флуоресцентные белки
Кусабира Оранжевый 548 559 51,600 0.60 Мономер Мономер 63,800 0,62 Мономер 118
мОранжевый 548 562 71,000 0.69 Мономер 146
mOrange2 549 565 58,000 0.60 Мономер 104 142
dTomato-Tandem 554 581 138000 0,69 Мономер 283
Мономер 142
TagRFP-T 555 584 81,000 0,41 Мономер 99

Тетрамер 176
DsRed2 563 582 43,800 0,55 Тетрамер 72
Тетрамер 58
DsRed-Мономер 556 586 35,000 0,10 Мономер 10 Мономер 34
Красные флуоресцентные белки
мРуби 558 605 112,000 0,35 Мономер 0.49 Мономер 109
м Клубника 574 596 90,000 0,29 Мономер 78 AsRed 8
mRFP1 584 607 50 000 0,25 Мономер 37
JRed 584 584 584 20 Димер 26
мЧерри 587 610 72,000 0,22 Мономер 47
Мономер 21
HcRed-Tandem 590 637 160,000 0,04 Мономер 19 Мономер 12
AQ143 595 655 90,000 0,04 Тетрамер 11
* Слабый 91

Представлено в Табл. 1 — это совокупность свойств, проявляемых несколькими наиболее популярными и полезными вариантами флуоресцентного белка.Наряду с общим названием и / или аббревиатурой для каждого флуоресцентного белка перечислены максимальные длины волн поглощения и излучения (в нанометрах), молярный коэффициент экстинкции, квантовый выход, относительная яркость и структурные ассоциации in vivo, . Вычисленные значения яркости были получены из произведения коэффициента молярной экстинкции и квантового выхода, разделенного на значение для EGFP. Этот список был составлен на основе ресурсов научной и коммерческой литературы и не претендует на полноту, а вместо этого представляет флуоресцентные производные белка, которым уделялось значительное внимание в литературе и которые могут оказаться ценными в исследовательских усилиях.Кроме того, спектры поглощения и флуоресценции, перечисленные в таблицах и проиллюстрированные ниже, были записаны в контролируемых условиях и нормализованы только для целей сравнения и отображения. В реальных исследованиях флуоресцентной микроскопии спектральные профили и максимумы длины волны могут изменяться из-за воздействия окружающей среды, такого как pH, концентрация ионов и полярность растворителя, а также колебания в локальной концентрации зонда. Поэтому указанные коэффициенты экстинкции и квантовые выходы могут отличаться от реально наблюдаемых в экспериментальных условиях.

Зеленые флуоресцентные белки

Хотя природный зеленый флуоресцентный белок дает значительную флуоресценцию и чрезвычайно стабилен, максимум возбуждения близок к ультрафиолетовому диапазону. Поскольку ультрафиолетовый свет требует особых оптических требований и может повредить живые клетки, он обычно не подходит для визуализации живых клеток с помощью оптической микроскопии. К счастью, максимум возбуждения зеленого флуоресцентного белка легко сдвигается до 488 нанометров (в голубой области) путем введения одноточечной мутации, изменяющей серин в положении 65 на остаток треонина ( S65T ).Эта мутация присутствует в самом популярном варианте зеленого флуоресцентного белка, называемом усиленный GFP ( EGFP ), который коммерчески доступен в широком спектре векторов, предлагаемых BD Biosciences Clontech, одним из лидеров в технологии флуоресцентных белков. Кроме того, улучшенная версия может быть отображена с использованием общедоступных наборов фильтров, предназначенных для флуоресцеина, и является одним из самых ярких из доступных в настоящее время флуоресцентных белков. Эти особенности сделали усиленный зеленый флуоресцентный белок одним из самых популярных зондов и лучшим выбором для большинства экспериментов с флуоресцентным белком с одной меткой.Единственными недостатками использования EGFP являются небольшая чувствительность к pH и слабая склонность к димеризации.

Помимо усиленного зеленого флуоресцентного белка, в настоящее время для визуализации живых клеток используются несколько других вариантов. Одним из лучших из них с точки зрения фотостабильности и яркости может быть вариант Emerald , но отсутствие коммерческого источника ограничивает его использование. Несколько источников предоставляют варианты гуманизированного зеленого флуоресцентного белка, которые предлагают явные преимущества для экспериментов с резонансным переносом энергии флуоресценции ( FRET ).Замена остатка фенилаланина в положении 64 на лейцин ( F64L ; GFP2 ) дает мутант, который сохраняет пик возбуждения 400 нанометров и может использоваться в качестве эффективного партнера для усиленного желтого флуоресцентного белка. Вариант мутации S65C (обычно заменяющий серин цистеином), имеющий пиковое возбуждение при 474 нанометрах, был коммерчески представлен в качестве более подходящего партнера FRET для усиленного синего флуоресцентного белка, чем вариант усиленного зеленого с красным смещением.Наконец, белок рифового коралла, названный ZsGreen1 и имеющий пик эмиссии при 505 нанометрах, был введен в качестве заменителя усиленного зеленого флуоресцентного белка. При экспрессии в клетках млекопитающих ZsGreen1 является очень ярким по сравнению с EGFP, но имеет ограниченную применимость для получения гибридных мутантов и, подобно другим белкам рифовых кораллов, имеет тенденцию к образованию тетрамеров.

Желтые флуоресцентные белки

Семейство желтых флуоресцентных белков было инициировано после того, как кристаллическая структура зеленого флуоресцентного белка показала, что остаток треонина 203 ( Thr203 ) находится рядом с хромофором.Мутация этого остатка в тирозин была введена для стабилизации дипольного момента возбужденного состояния хромофора и привела к 20-нанометровому сдвигу в сторону более длинных волн как для спектров возбуждения, так и для спектров излучения. Дальнейшие усовершенствования привели к разработке усиленного желтого флуоресцентного белка ( EYFP ), который является одним из самых ярких и наиболее широко используемых флуоресцентных белков. Сочетание яркости и спектра флуоресцентного излучения усиленного желтого флуоресцентного белка делает этот зонд отличным кандидатом для экспериментов по получению многоцветных изображений в флуоресцентной микроскопии.Усиленный желтый флуоресцентный белок также полезен для экспериментов по передаче энергии в сочетании с усиленным голубым флуоресцентным белком ( ECFP ) или GFP2 . Однако желтый флуоресцентный белок представляет некоторые проблемы, поскольку он очень чувствителен к кислому pH и теряет примерно 50 процентов своей флуоресценции при pH 6,5. Кроме того, было продемонстрировано, что EYFP гораздо более чувствителен к ионам хлора и фотообесцвечивающим веществам, чем зеленые флуоресцентные белки.

Рисунок 3 — Спектральные профили общих флуоресцентных белков

Непрерывное развитие архитектуры флуоресцентного белка для желтого излучения решило несколько проблем с желтыми зондами.Вариант желтого флуоресцентного белка Citrine очень яркий по сравнению с EYFP и, как было продемонстрировано, гораздо более устойчив к фотообесцвечиванию, кислому pH и другим воздействиям окружающей среды. Другая производная, названная Venus , является наиболее быстро созревающим и одним из самых ярких желтых вариантов, разработанных на сегодняшний день. Белок кораллового рифа ZsYellow1 , первоначально клонированный из видов Zoanthus , произрастающих в Индийском и Тихом океанах, дает истинно желтое излучение и идеально подходит для многоцветных применений.Как и ZsGreen1, это производное не так полезно для создания слияний, как EYFP, и имеет тенденцию к образованию тетрамеров. Многие из наиболее устойчивых вариантов желтого флуоресцентного белка были важны для количественных результатов исследований FRET, а также потенциально могут быть полезны для других исследований.

Проиллюстрировано на Рис. 3 — это спектральные профили поглощения и излучения для многих широко используемых и коммерчески доступных флуоресцентных белков, которые охватывают видимый спектр от голубого до далекого красного.Варианты, происходящие от медузы Aequorea victoria , включая усиленные голубые, зеленые и желтые флуоресцентные белки, имеют максимальную длину волны излучения в диапазоне от 425 до 525 нанометров. Флуоресцентные белки, происходящие из коралловых рифов, DsRed2 и HcRed1 (обсуждаемые ниже), излучают более длинные волны, но страдают от артефактов олигомеризации в клетках млекопитающих.

Синий и голубой флуоресцентные белки

Синий и голубой варианты зеленого флуоресцентного белка возникли в результате прямой модификации остатка тирозина в положении 66 ( Tyr66 ) в нативном флуорофоре (см. Рисунок 2 ).Превращение этой аминокислоты в гистидин приводит к синему излучению с максимумом длины волны 450 нанометров, тогда как преобразование в триптамин приводит к основному пику флуоресценции около 480 нанометров вместе с плечом, которое достигает пика около 500 нанометров. Оба зонда обладают слабой флуоресценцией и требуют вторичных мутаций для повышения эффективности сворачивания и общей яркости. Даже с учетом модификаций улучшенные версии этого класса флуоресцентного белка ( EBFP и ECFP ) только на 25-40 процентов ярче, чем усиленный зеленый флуоресцентный белок.Кроме того, возбуждение синих и голубых флуоресцентных белков наиболее эффективно в редко используемых спектральных областях, поэтому требуются специальные наборы фильтров и лазерные источники.

Несмотря на недостатки синего и голубого флуоресцентных белков, широкий интерес к многоцветной маркировке и FRET популяризировал их применение в ряде исследований. Это особенно верно для улучшенного голубого флуоресцентного белка, который может быть возбужден вне пика с помощью аргон-ионного лазера (с использованием спектральной линии 457 нанометров) и который значительно более устойчив к фотообесцвечиванию, чем синяя производная.В отличие от других флуоресцентных белков, не было большого интереса к разработке лучших зондов в синей области спектра видимого света, и большая часть исследований флуорофоров этого класса была сосредоточена на вариантах голубого цвета.

Рисунок 4 — Спектральные профили флуоресцентных белков FRET, варианты ведра

Среди представленных улучшенных голубых флуоресцентных белков наиболее многообещающими являются AmCyan1 и улучшенный вариант голубого цвета, названный Cerulean .Произведенный из рифового коралла, Anemonia majano , вариант флуоресцентного белка AmCyan1 был оптимизирован с использованием человеческих кодонов для создания высокого уровня относительной яркости и устойчивости к фотообесцвечиванию по сравнению с усиленным голубым флуоресцентным белком во время экспрессии у млекопитающих. С другой стороны, как и большинство других белков рифовых кораллов, этот зонд имеет тенденцию к образованию тетрамеров. Флуоресцентный зонд Cerulean был разработан путем сайт-направленного мутагенеза усиленного голубого флуоресцентного белка, чтобы обеспечить более высокий коэффициент экстинкции и улучшенный квантовый выход.Церулеан по крайней мере в 2 раза ярче, чем усиленный голубой флуоресцентный белок, и в исследованиях FRET было продемонстрировано, что он значительно увеличивает отношение сигнал / шум в сочетании с флуоресцентными белками, излучающими желтый цвет, такими как Venus (см. Рисунок 4 ). .

Красные флуоресцентные белки

Основной целью разработки флуоресцентных белков стало создание производного, излучающего в красный цвет, которое равно или превосходит усовершенствованные свойства усиленного зеленого флуоресцентного белка.Среди преимуществ подходящего красного флуоресцентного белка — потенциальная совместимость с существующими конфокальными и широкопольными микроскопами (и их наборами фильтров), а также повышенная способность изображения целых животных, которые значительно более прозрачны для красного света. Поскольку создание мутантов с красным смещением из зеленого флуоресцентного белка медузы Aequorea victoria за пределами желтой спектральной области оказалось в значительной степени безуспешным, исследователи сосредоточили свои поиски на тропических рифовых кораллах.

Первый широко используемый флуоресцентный белок, полученный из кораллов, был получен из Discosoma striata и обычно обозначается как DsRed . После полного созревания спектр излучения флуоресценции DsRed имеет пик при 583 нанометрах, тогда как спектр возбуждения имеет основной пик при 558 нанометрах и второстепенный пик около 500 нанометров. Однако с использованием DsRed связано несколько проблем. Созревание флуоресценции DsRed происходит медленно и продолжается в течение периода времени, когда излучение флуоресценции находится в зеленой области.Названный зеленым состоянием , этот артефакт оказался проблематичным для множественных экспериментов по маркировке с другими зелеными флуоресцентными белками из-за спектрального перекрытия. Кроме того, DsRed является облигатным тетрамером и может образовывать большие белковые агрегаты в живых клетках. Хотя эти особенности несущественны для использования DsRed в качестве репортера экспрессии гена, полезность DsRed в качестве метки эпитопа сильно ограничена. В отличие от флуоресцентных белков медузы, которые успешно использовались для маркировки сотен белков, конъюгаты DsRed оказались гораздо менее успешными и часто токсичными.

Некоторые проблемы с флуоресцентными белками DsRed удалось преодолеть с помощью мутагенеза. DsRed второго поколения, известный как DsRed2 , содержит несколько мутаций на аминоконце пептида, которые предотвращают образование агрегатов белка и снижают токсичность. Кроме того, эти модификации сокращают время созревания флуорофора. Белок DsRed2 по-прежнему образует тетрамер, но он более совместим с зелеными флуоресцентными белками в нескольких экспериментах по мечению из-за более быстрого созревания.Дальнейшее сокращение времени созревания было реализовано с третьим поколением мутантов DsRed, которые также демонстрируют повышенный уровень яркости с точки зрения пиковой клеточной флуоресценции. Эмиссию красной флуоресценции от DsRed-Express можно наблюдать в течение часа после экспрессии, по сравнению с примерно шестью часами для DsRed2 и 11 часами для DsRed. Был разработан вариант, оптимизированный для дрожжей, получивший название RedStar , который также имеет улучшенную скорость созревания и повышенную яркость.Наличие зеленого состояния в DsRed-Express и RedStar не является очевидным, что делает эти флуоресцентные белки лучшим выбором в оранжево-красной области спектра для множественных экспериментов по мечению. Поскольку эти зонды остаются облигатными тетрамерами, они не лучший выбор для мечения белков.

Рисунок 5 — Спектральные профили оранжевых и красных монометрических флуоресцентных белков

Несколько дополнительных красных флуоресцентных белков, показывающих значительную перспективу, были выделены из организмов рифовых кораллов.Одним из первых, адаптированных для применения на млекопитающих, является HcRed1 , который был выделен из Heteractis crispa и теперь коммерчески доступен. HcRed1 был первоначально получен из нефлуоресцентного хромопротеина, который поглощает красный свет посредством мутагенеза с образованием слабо флуоресцентного облигатного димера, имеющего максимум поглощения при 588 нанометрах и максимум излучения 618 нанометров. Хотя спектр флуоресцентного излучения этого белка подходит для отделения от DsRed, он имеет тенденцию к коагрегации с DsRed и намного менее яркий.Интересная конструкция HcRed, содержащая две молекулы в тандеме, была создана для преодоления димеризации, которая, в принципе, происходит преимущественно в тандемном спаривании с образованием мономерной метки. Однако, поскольку общая яркость этого белка-близнеца еще не улучшена, он не является хорошим выбором для рутинных применений в микроскопии живых клеток.

Разработка вариантов мономерного флуоресцентного белка

В своем естественном состоянии большинство флуоресцентных белков существует в виде димеров, тетрамеров или олигомеров более высокого порядка.Аналогичным образом, зеленый флуоресцентный белок Aequorea victoria , как полагают, участвует в тетрамерном комплексе с экворином, но это явление наблюдалось только при очень высоких концентрациях белка, а тенденция флуоресцентных белков медуз к димеризации обычно очень слабая (имея константа диссоциации более 100 мкмоль). Таким образом, димеризация флуоресцентных белков обычно не наблюдается, когда они экспрессируются в системах млекопитающих. Однако, когда флуоресцентные белки нацелены на определенные клеточные компартменты, такие как плазматическая мембрана, локальная концентрация белка теоретически может стать достаточно высокой для димеризации.Это вызывает особую озабоченность при проведении экспериментов FRET, которые могут дать сложные наборы данных, которые легко скомпрометированы артефактами димеризации.

Создание мономерных вариантов DsRed оказалось сложной задачей. Для создания мономерного белка DsRed первого поколения (названного RFP1 ) потребовалось более 30 аминокислотных изменений в структуре. Однако это производное очень быстро демонстрирует значительно сниженное излучение флуоресценции по сравнению с нативным белком и фотообесцвечивающими веществами, что делает его гораздо менее полезным, чем мономерные зеленые и желтые флуоресцентные белки.Усилия по исследованию мутагенеза, включая новые методы, такие как соматическая гипермутация, продолжаются в поисках вариантов желтого, оранжевого, красного и темно-красного флуоресцентного белка, которые еще больше снижают тенденцию этих потенциально эффективных биологических зондов к самоассоциации, одновременно подталкивая максимумы эмиссии. в сторону более длинных волн.

Разрабатываются улучшенные мономерные флуоресцентные белки с повышенными коэффициентами экстинкции, квантовыми выходами и фотостабильностью, хотя ни один вариант еще не был оптимизирован по всем критериям.Кроме того, проблемы экспрессии с облигатными тетрамерными красными флуоресцентными белками преодолеваются за счет усилий по созданию мономерных вариантов, которые дали производные, более совместимые с биологической функцией.

Возможно, наиболее впечатляющим достижением в этом направлении стало введение нового урожая флуоресцентных белков, полученных из мономерного красного флуоресцентного белка посредством направленного мутагенеза, нацеленного на остатки Q66 и Y67 .Названный в честь фруктов, которые отражают цвета, аналогичные спектральному профилю излучения флуоресценции (см. Таблица 1, и Рисунок 5, ), этот набор мономерных флуоресцентных белков демонстрирует максимумы на длинах волн от 560 до 610 нанометров. Дальнейшее расширение этого класса за счет итеративной соматической гипермутации дало флуоресцентные белки с длинами волн излучения до 650 нанометров. Эти новые белки по существу заполняют пробел между флуоресцентными белками медузы с наибольшим сдвигом в красную область (такими как Венера) и красными флуоресцентными белками коралловых рифов.Хотя некоторым из этих новых флуоресцентных белков не хватает яркости и стабильности, необходимых для многих экспериментов по визуализации, их существование обнадеживает, поскольку предполагает возможность появления ярких, стабильных, мономерных флуоресцентных белков во всем видимом спектре.

Оптические маркеры

Одним из наиболее интересных достижений в исследованиях флуоресцентных белков стало применение этих зондов в качестве молекулярных или оптических маркеров (см. таблицу 2 ), которые изменяют цвет или интенсивность излучения в результате внешней фотонной стимуляции или Течение времени.Например, единичная точечная мутация нативного пептида медузы создает фотоактивируемую версию зеленого флуоресцентного белка (известного как PA-GFP ), которая обеспечивает фотопреобразование пика возбуждения от ультрафиолетового до синего при освещении светом с длиной волны 400 нанометров. диапазон. Непревращенный PA-GFP имеет пик возбуждения, аналогичный профилю пика возбуждения белка дикого типа (приблизительно от 395 до 400 нанометров). После фотопреобразования пик возбуждения при 488 нм увеличивается примерно в 100 раз.Это событие вызывает очень высокие контрастные различия между непревращенными и преобразованными пулами PA-GFP и полезно для отслеживания динамики молекулярных субпопуляций внутри клетки. Проиллюстрировано в Фиг.6 (a) представляет собой трансфицированную живую клетку млекопитающего, содержащую PA-GFP в цитоплазме, визуализируемую с помощью 488-нанометрового возбуждения аргонового лазера до ( Рисунок 6 (a), ) и после ( Рисунок 6 ( г) ) фотопреобразование с помощью голубого диодного лазера с длиной волны 405 нм.

Таблица 2 — Свойства выбранных оптических маркеров 9302 9304 9302 53,700 9014mE

57
Белок
(Акроним)
Возбуждение
Максимум
(нм)
Эмиссия
Максимум
(нм)
Молярный
Коэффициент экстинкции

Квантовый выход

93 Структура

93 in vivo Относительная
Яркость
(% от EGFP)

PA-GFP (G) 504 517 17400 0.79 Мономер 41
PS-CFP (C) 402 468 34,000 0,16 Мономер 16
G302 511 27,000 0,19 Мономер 15
PA-mRFP1 (R) 578 605 10 000 0,08 508 518 98,800 0.88 Тетрамер 259
CoralHue Kaede (R) 572 580 60,400 0,33 Тетрамер 59
59
59
59
0,70 Тетрамер 112
wtKikGR (R) 583 593 35,100 0,65 Тетрамер 6814
49,000 0.69 Мономер 101
mKikGR (R) 580 591 28,000 0,63 Мономер 53
84,000 0,66 Мономер 165
dEosFP-Тандем (правый) 569 581 33,000 0,60 9302
9302
G0301 M
519 56,000 0.84 Мономер 140
mEos2FP (R) 573 584 46000 0,66 Мономер
0,50 Мономер 67
Dendra2 (R) 553 573 35,000 0,55 Мономер Coral 9302 Cop 95,000 0.85 Мономер 240
Kindling (KFP1) 580 600 59,000 0,07 Тетрамер 12

Другие флуоресцентные белки также могут использоваться в качестве оптических маркеров. Трехфотонное возбуждение (менее 760 нанометров) флуоресцентного белка DsRed способно преобразовать обычно красную флуоресценцию в зеленую. Этот эффект, вероятно, связан с избирательным фотообесцвечиванием красных хромофоров в DsRed, что приводит к наблюдаемой флуоресценции из зеленого состояния.Вариант DsRed Timer постепенно превращается из ярко-зеленого (излучение 500 нм) в ярко-красный (излучение 580 нм) в течение нескольких часов. Относительное соотношение зеленой и красной флуоресценции затем можно использовать для сбора временных данных для исследований экспрессии генов.

Фотопереключаемый оптический маркер, обозначенный как PS-CFP , полученный в результате мутагенеза варианта зеленого флуоресцентного белка, был обнаружен для перехода от голубой к зеленой флуоресценции при освещении на 405 нанометрах (обратите внимание на фотопреобразование центральной ячейки на рисунках 6 ( б) и 6 (д) ).Выраженный как мономер, этот зонд потенциально полезен при исследованиях фотообесцвечивания, фотопревращения и фотоактивации. Однако флуоресценция PS-CFP примерно в 2,5 раза тусклее, чем PA-GFP, и уступает другим маркерам с точки зрения эффективности фотопреобразования (40-нанометровый сдвиг флуоресцентного излучения при фотопреобразовании меньше, чем наблюдается с аналогичными зондами). Дополнительный мутагенез этого или родственных флуоресцентных белков может дать более полезные варианты в этой области длин волн.

Рисунок 6 — Флуоресцентные белки оптического маркера

Оптические маркеры также были разработаны на основе флуоресцентных белков, клонированных из видов кораллов и анемонов. Kaede , флуоресцентный белок, выделенный из каменистого коралла, фотопреобразуется из зеленого в красный в присутствии ультрафиолета. В отличие от PA-GFP, преобразование флуоресценции в Kaede происходит за счет поглощения света, который спектрально отличается от его освещения.К сожалению, этот белок является облигатным тетрамером, что делает его менее подходящим для использования меха в качестве метки эпитопа, чем PA-GFP. Другой вариант флуоресцентного белка тетрамерного каменистого коралла ( Lobophyllia hemprichii ), обозначенный как EosFP (см. таблицу 2 ), излучает ярко-зеленую флуоресценцию, которая меняется на оранжево-красную при освещении ультрафиолетовым светом с длиной волны примерно 390 нанометров. В этом случае спектральный сдвиг вызывается фотоиндуцированной модификацией, включающей разрыв пептидного остова, прилегающего к хромофору.Дальнейший мутагенез белка EosFP «дикого типа» дал мономерные производные, которые могут быть полезны при конструировании слитых белков.

Третий оптический маркер, отличный от Aequorea , флуоресцентный белок Kindling ( KFP1 ) был разработан из нефлуоресцентного хромопротеина, выделенного в Anemonia sulcata , и в настоящее время коммерчески доступен (Evrogen) . Kindling флуоресцентный белок не излучает, пока не загорится зеленым светом.Низкоинтенсивный свет приводит к временной красной флуоресценции, которая затухает в течение нескольких минут (см. Митохондрии в , рис. 6 (c) ). Подсветка синим светом немедленно гасит зажженную флуоресценцию, обеспечивая жесткий контроль над флуоресцентной маркировкой. Напротив, высокоинтенсивное освещение приводит к необратимому зажиганию и обеспечивает стабильное выделение, подобное PA-GFP (, рис. 6 (f), ). Возможность точного управления флуоресценцией особенно полезна при отслеживании движения частиц в многолюдной среде.Напр., Этот подход был успешно использован для отслеживания судьбы клеток нервной пластинки в развивающихся эмбрионах Xenopus и движения отдельных митохондрий в клетках PC12.

По мере продолжения разработки оптических маркеров флуоресцентные белки, полезные для оптической маркировки, должны развиваться в сторону более ярких, мономерных вариантов, которые можно легко фотопреобразовать и отображать широкий спектр цветов излучения. В сочетании с этими достижениями микроскопы, оборудованные для плавного переключения режимов освещения для наблюдения флуоресценции и региональной маркировки, станут обычным явлением в лабораториях клеточной биологии.В конечном счете, эти инновации могут привести к значительным достижениям в пространственной и временной динамике систем передачи сигналов.

Флуоресцентные белковые векторы и перенос генов

Флуоресцентные белки достаточно универсальны и успешно используются почти во всех биологических дисциплинах от микробиологии до системной физиологии. Эти повсеместные зонды были чрезвычайно полезны в качестве репортеров для исследований экспрессии генов в культивируемых клетках и тканях, а также у живых животных.В живых клетках флуоресцентные белки чаще всего используются для отслеживания локализации и динамики белков, органелл и других клеточных компартментов. Были разработаны различные методы конструирования продуктов слияния флуоресцентных белков и повышения их экспрессии в системах млекопитающих и других системах. Основными носителями для введения последовательностей химерного гена флуоресцентного белка в клетки являются генетически сконструированные бактериальные плазмиды и вирусные векторы.

Продукты слияния гена флуоресцентного белка могут быть введены в клетки млекопитающих и другие клетки с использованием соответствующего вектора (обычно плазмиды или вируса) либо временно, либо стабильно.В временных или временных экспериментах по переносу генов (часто называемых транзиторной трансфекцией ) плазмидная или вирусная ДНК, введенная в организм-хозяин, не обязательно интегрируется в хромосомы, но может экспрессироваться в цитоплазме в течение короткого периода времени. . Экспрессия продуктов слияния генов, легко отслеживаемая наблюдением за эмиссией флуоресценции с использованием набора фильтров, совместимого с флуоресцентным белком, обычно происходит в течение нескольких часов после трансфекции и продолжается в течение 72-96 часов после введения плазмидной ДНК в клетки млекопитающих. .Во многих случаях плазмидная ДНК может быть включена в геном в постоянном состоянии с образованием стабильно трансформированных клеточных линий. Выбор временной или стабильной трансфекции зависит от целевых задач исследования.

Рисунок 7 — Вектор локализации эндоплазматической сети EYFP

Базовая конфигурация плазмидного вектора, используемая в экспериментах по переносу гена флуоресцентного белка, имеет несколько необходимых компонентов.Плазмида должна содержать прокариотические нуклеотидные последовательности, кодирующие бактериальную точку начала репликации ДНК и ген устойчивости к антибиотикам. Эти элементы, часто называемые последовательностями челнока , обеспечивают размножение и селекцию плазмиды в бактериальном хозяине для создания достаточных количеств вектора для трансфекций млекопитающих. Кроме того, плазмида должна содержать один или несколько эукариотических генетических элементов, которые контролируют инициацию транскрипции информационной РНК, сигнал полиаденилирования млекопитающих, интрон (необязательно) и ген для совместной селекции в клетках млекопитающих.Элементы транскрипции необходимы млекопитающему-хозяину для экспрессии представляющего интерес продукта слияния гена, и селективный ген обычно представляет собой антибиотик, который придает устойчивость клеткам, содержащим плазмиду. Эти общие характеристики различаются в зависимости от конструкции плазмиды, и многие векторы имеют широкий спектр дополнительных компонентов, подходящих для конкретных приложений.

Проиллюстрировано на . Фиг. 7. представляет собой рестрикционный фермент и генетическую карту коммерчески доступного (BD Biosciences Clontech) производного бактериальной плазмиды, содержащего кодирующую последовательность для усиленного желтого флуоресцентного белка, слитого с целевой последовательностью кальретикулина (резидентный белок) эндоплазматического ретикулума.Экспрессия этого генного продукта в чувствительных клетках млекопитающих дает химерный пептид, содержащий EYFP, локализованный в мембранной сети эндоплазматического ретикулума, разработанный специально для флуоресцентного мечения этой органеллы. Вектор-хозяин является производным плазмиды pUC с высоким числом копий (приблизительно 500), содержащей начало репликации бактерий, что делает его пригодным для репродукции в специализированных штаммах E. coli . Ген антибиотика канамицина легко экспрессируется в бактериях и придает устойчивость, чтобы служить селектируемым маркером.

Дополнительными характеристиками вектора EYFP, представленного выше, являются промотор цитомегаловируса человека ( CMV ) для управления экспрессией генов в трансфицированных линиях клеток человека и других млекопитающих и ориджин репликации бактериофага f1 для продукции одноцепочечной ДНК. Каркас вектора также содержит ориджин репликации обезьяньего вируса 40 ( SV40 ), который активен в клетках млекопитающих, которые экспрессируют Т-антиген SV40. Селекция стабильных трансфектантов с антибиотиком G418 обеспечивается кассетой устойчивости к неомицину, состоящей из раннего промотора SV40, гена устойчивости к неомицину (аминогликозид-3′-фосфотрансфераза) и сигналов полиаденилирования от тимидинкиназы вируса простого герпеса ( HSV- TK ) для устойчивости мессенджера.Шесть уникальных сайтов рестрикционных ферментов (см. фиг. 7, ) присутствуют на плазмидном остове, что увеличивает универсальность этой плазмиды.

Размножение, выделение и трансфекция флуоресцентных белковых плазмид

Успешные эксперименты по трансфекции млекопитающих основаны на использовании высококачественных плазмидных или вирусных ДНК-векторов, относительно свободных от бактериальных эндотоксинов. В нативном состоянии кольцевые молекулы плазмидной ДНК демонстрируют третичную сверхспиральную конформацию , которая несколько раз закручивает двойную спираль вокруг себя.В течение многих лет методом выбора для очистки суперспиральной плазмиды и вирусной ДНК было центрифугирование в градиенте плотности хлорида цезия в присутствии интеркалирующего агента (такого как бромид этидия или йодид пропидия). Этот дорогостоящий с точки зрения оборудования и материалов метод отделяет суперспиральную (плазмидную) ДНК от линейной хромосомной и разорванной кольцевой ДНК в соответствии с плавучей плотностью, что позволяет собирать плазмидную ДНК высокой чистоты. В последнее время упрощенные методы ионообменной колоночной хроматографии (обычно называемые мини-препаратом ) в значительной степени вытеснили громоздкий и трудоемкий протокол центрифугирования для получения больших количеств плазмидной ДНК, не содержащей эндотоксинов, за относительно короткий период времени.

Специализированные бактериальные мутанты, названные компетентными клетками , были разработаны для удобной и относительно дешевой амплификации плазмидных векторов. Бактерии содержат палитру мутаций, которые делают их особенно восприимчивыми к репликации плазмид, и были химически проницаемы для переноса ДНК через мембрану и клеточную стенку с помощью процедуры, известной как трансформация . После трансформации бактерии выращивают до логарифмической фазы в присутствии селективного антибиотика, продиктованного плазмидой.Бактериальную культуру концентрируют центрифугированием и разрушают путем лизиса щелочным детергентным раствором, содержащим ферменты, разрушающие загрязняющую РНК. Затем лизат фильтруют и помещают в ионообменную колонку. Нежелательные материалы, включая РНК, ДНК и белки, тщательно вымываются из колонки перед элюированием плазмидной ДНК с использованием высокосолевого буфера. Осаждение спиртом (изопропанолом) концентрирует элюированную плазмидную ДНК, которую собирают центрифугированием, промывают и повторно растворяют в буфере.Очищенная плазмидная ДНК готова к использованию в экспериментах по трансфекции.

Фигура 8 — Липид-опосредованная трансфекция в клетках млекопитающих

Клетки млекопитающих, используемые для трансфекции, должны быть в отличном физиологическом состоянии и расти в логарифмической фазе во время процедуры. Широкий спектр реагентов для трансфекции был коммерчески разработан для оптимизации поглощения плазмидной ДНК культивируемыми клетками. Эти методы варьируются от простого осаждения фосфатом кальция до изоляции плазмидной ДНК в липидных пузырьках, которые сливаются с клеточной мембраной и доставляют содержимое в цитоплазму (как показано на рис. 8, ).Совместно названная липофекция , липидная технология получила широкое признание из-за ее эффективности в большом количестве популярных клеточных линий, и теперь это метод выбора для большинства экспериментов по трансфекции.

Хотя временные трансфекции обычно приводят к потере продукта плазмидного гена в течение относительно короткого периода времени (несколько дней), стабильно трансфицированные клеточные линии продолжают продуцировать гостевые белки на непрерывной долгосрочной основе (от месяцев до лет).Стабильные клеточные линии могут быть выбраны с использованием маркеров антибиотиков, присутствующих в плазмидном остове (см. фиг. 7, ). Одним из наиболее популярных антибиотиков для отбора стабильных трансфектантов в клеточных линиях млекопитающих является препарат, ингибирующий синтез белка, G418, но требуемая доза широко варьируется в зависимости от каждой клеточной линии. Другие распространенные антибиотики, включая гидромицин-B и пуромицин , также были разработаны для стабильной селекции клеток, как и генетические маркеры. Самый эффективный метод получения стабильных клеточных линий — это использование высокоэффективной техники для начальной трансфекции.В связи с этим было доказано, что электропорация дает стабильные трансфектанты с линеаризованными плазмидами и очищенными генами. Электропорация применяет короткие импульсы высокого напряжения к клеточной суспензии, чтобы вызвать образование пор в плазматической мембране, что впоследствии позволяет трансфекционной ДНК проникать в клетку. Для электропорации необходимо специальное оборудование, однако этот метод сопоставим по стоимости с реагентами для липофекции, когда выполняется большое количество трансфекций.

Будущее флуоресцентных белков

В центре внимания современной разработки флуоресцентных белков находятся две основные цели. Первая заключается в совершенствовании и точной настройке текущей палитры флуоресцентных белков от синего до желтого, полученных от медузы Aequorea victoria , а вторая цель — разработать мономерные флуоресцентные белки, излучающие от оранжевой до далекой красной областей видимого света. спектр. Прогресс в достижении этих целей был весьма впечатляющим, и не исключено, что на горизонте маячат флуоресцентные белки ближнего инфракрасного диапазона.

Последнее поколение разновидностей медуз устранило большинство недостатков флуоресцентных белков первого поколения, особенно желтых и зеленых производных. Поиск мономерного, яркого и быстро созревающего красного флуоресцентного белка привел к появлению нескольких новых и интересных классов флуоресцентных белков, в частности, полученных из видов кораллов. Развитие существующих флуоресцентных белков вместе с новыми технологиями, такими как введение неестественных аминокислот, еще больше расширит цветовую палитру.По мере того, как методы оптического спектрального разделения становятся все более развитыми и более широко распространенными, эти новые разновидности будут дополнять существующую палитру, особенно в желтой и красной областях спектра.

Текущая тенденция в технологии флуоресцентных датчиков заключается в расширении роли красителей, которые флуоресцируют в дальнем красном и ближнем инфракрасном диапазонах. В клетках млекопитающих как автофлуоресценция, так и поглощение света значительно снижаются в красном конце спектра. Таким образом, разработка дальних красных флуоресцентных зондов была бы чрезвычайно полезной для исследования толстых образцов и целых животных.Учитывая успех флуоресцентных белков в качестве репортеров в трансгенных системах, использование дальних красных флуоресцентных белков в целых организмах станет в ближайшие годы все более важным.

Наконец, только сейчас реализуется огромный потенциал применения флуоресцентных белков для создания биосенсоров. Количество биосенсорных конструкций стремительно растет. Благодаря использованию структурной информации разработка этих датчиков привела к повышению чувствительности и будет продолжать это делать.Успех этих усилий, безусловно, предполагает, что практически любой биологический параметр можно будет измерить с помощью соответствующего флуоресцентного биосенсора на основе белка.

Глазные болезни в результате более широкого использования флуоресцентного освещения в качестве стратегии смягчения последствий изменения климата

Am J Public Health. 2011 Декабрь; 101 (12): 2222–2225.

Во время этого исследования Хелен Л. Уоллс и Геза Бенке работали с Департаментом эпидемиологии и профилактической медицины Университета Монаш, Мельбурн, Виктория, Австралия.Келвин Л. Уоллс работал в Building Code Consultants Limited, Ньюмаркет, Окленд, Новая Зеландия.

Автор для переписки. Корреспонденция должна быть отправлена ​​Хелен Л. Уоллс, доктору философии, магистру здравоохранения, Национальный центр эпидемиологии и здоровья населения, Австралийский национальный университет, Канберра, Австралийская столичная территория, Австралия (электронная почта: ua.ude.una @ sllaw.neleh). Отпечатки можно заказать на http://www.ajph.org, щелкнув ссылку «Перепечатки / Электронные отпечатки».

Рецензировано

Авторы

H.Первую статью написали Л. Уоллс и К. Л. Уоллс. Дж. Бенке предоставил дальнейшую интерпретацию. Все авторы помогли сформулировать концепции и внесли свой вклад в проекты статьи.

Авторские права © Американская ассоциация общественного здравоохранения, 2011 г. Эта статья цитируется в других статьях в PMC.

Abstract

Более широкое использование флуоресцентного освещения в качестве стратегии смягчения последствий изменения климата может привести к развитию заболеваний глаз. Безопасный диапазон света, позволяющий избежать воздействия на глаза потенциально опасного ультрафиолетового (УФ) излучения, составляет от 2000 до 3500K и превышает 500 нанометров.Некоторые люминесцентные лампы выходят за пределы этого безопасного диапазона.

Флуоресцентное освещение может увеличить количество заболеваний глаз, связанных с УФ-излучением, на 12% и, по нашим расчетам, может вызывать дополнительно 3000 случаев катаракты и 7500 случаев птеригии ежегодно в Австралии.

Требуется более строгий контроль УФ-излучения от флуоресцентных ламп. Это может вызывать особую озабоченность у стареющего населения в развитых странах и странах северных широт, где существует большая зависимость от искусственного освещения.

СНИЖЕНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА повлечет за собой многочисленные изменения в использовании технологий. Многие люди во всем мире подвергаются воздействию источников искусственного света как дома, так и на рабочем месте. До недавнего времени это в основном заключалось в освещении лампами накаливания и, реже, флуоресцентным освещением. Движение к устойчивости и низкоуглеродной экономике повлекло за собой отказ от ламп накаливания и переход к более энергоэффективному освещению в ряде стран, включая Австралию и страны Европейского Союза. 1,2 В Соединенных Штатах федеральный закон предусматривает отказ от ламп накаливания к 2014 г. , регулярно и в течение продолжительного времени подвергаться воздействию ультрафиолетового (УФ) излучения через люминесцентное освещение. Этот рост частично объясняется быстрой урбанизацией и все более основанным на знаниях обществом (привлекающим работников в офисы), в котором мы живем.Хотя флуоресцентное освещение использовалось в школах и офисах в течение многих лет, только в последние годы оно стало преобладающим в области УФ-излучения в домашних условиях, и это будет продолжаться в будущем.

Типы энергоэффективного освещения, которым заменяются лампы накаливания, включают в себя разрядные лампы высокой интенсивности (HID), светодиоды (LED) и люминесцентное освещение, включая популярные компактные люминесцентные лампы (CFL). Все эти источники света более эффективны, чем лампа накаливания, которая электрически нагревает вольфрамовую нить, так что она светится, но теряет много энергии в виде тепла. 4 КЛЛ, например, потребляют на 75% меньше энергии, чем лампы накаливания. 5

Лампы HID излучают интенсивный свет на небольшой площади, и хотя они менее энергоэффективны, чем люминесцентные лампы, они широко используются для освещения больших площадей, таких как улицы и спортивные сооружения. 6 Светодиоды энергоэффективны, но не такие яркие, стабильные или дешевые, как люминесцентные лампы. Считается, что флуоресцентное освещение с минимальным энергопотреблением обеспечивает наиболее эффективную форму света, которая больше всего напоминает дневной свет и обеспечивает остроту зрения, необходимую для выполнения задач.Следовательно, в результате популярности флуоресцентного освещения большое количество людей в настоящее время подвергаются воздействию искусственных источников УФ-излучения, излучаемого этими источниками. Может ли это быть предвестником значительного увеличения заболеваемости глаз в будущем? Мы исследуем возможность такого увеличения.

ФЛУОРЕСЦЕНТНОЕ ОСВЕЩЕНИЕ И УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

Люминесцентная лампа или трубка — это газоразрядное устройство, которое использует электричество для возбуждения паров ртути. Возбужденные атомы ртути производят УФ-излучение, которое заставляет фосфоресцирующее покрытие внутри трубки флуоресцировать, производя видимый свет.Производители могут изменять цвет света, излучаемого трубкой, манипулируя смесью люминофоров, а спектр излучаемого света представляет собой комбинацию света, непосредственно излучаемого парами ртути, и света, излучаемого фосфоресцентным покрытием. Количество и длина волны УФ-излучения, испускаемого такими лампами, сильно различаются. 7

Люминесцентное освещение, используемое в помещении, часто представляет собой холодные белые лампы с цветовой температурой около 4000K. (Если для каждого источника света требуется 18 Вт, лампы обычно поставляются в виде пары 9-ваттных ламп, потому что 2 лампы подавляют любое мерцание.) КЛЛ различаются по цветовой температуре, и есть различия и несоответствия между производителями. Однако более теплые КЛЛ, которые обычно имеют температуру менее 3500 К, излучают свет, который, как правило, недостаточен для концентрации на работе. Холодные белые КЛЛ с температурой 4000K или выше чаще используются в коммерческих помещениях. описывает типы люминесцентных ламп и связанные с ними цветовые температуры. 8

ТАБЛИЦА 1

Типы люминесцентных ламп и связанные с ними цветовые температуры

Холодный белый Дневной свет
Тип света Пример Приблизительная цветовая температура, K
K Теплый (<< Лампа накаливания люминесцентная 2750
Deluxe теплый белый 2900
теплый белый 3000
средний (3200–40004000 9030 930 белый Натуральный белый 3600
Холодный (> 4000K) Deluxe холодный белый 4100
Lite белый 4150
3 6300
Deluxe дневной свет 6500
Octron Skywhite (Sylvania) 8000

Доля рынка люминесцентного освещения в разных странах значительно различается: от 6% в США до 20% в Великобритании и других странах. Например, 50% в Германии в 2007 году. 9 В коммерческих зданиях США использование ламп накаливания снизилось (с 58% до 54%) в период с 1992 по 2003 год, равно как и использование люминесцентных ламп (с 91% до 83%), тогда как использование КЛЛ увеличилось. (от 12% до 38%) и лампы HID (от 26% до 29%). 4 Во многих странах все еще существует высокий потенциал для более широкого использования люминесцентного освещения.

Флуоресцентное освещение, работающее с цветовой температурой выше 4000K, которая связана с длинами волн от 380 до 500 нанометров в УФ-диапазоне, опасно для тканей глаза.Кларксон определил комбинацию 6000K и 400-500 нанометров как особенно опасную, вызывающую повреждение сетчатки. 10 Безопасный диапазон света, чтобы не подвергать глаза потенциально опасному УФ-излучению, составляет приблизительно от 2000 до 3500K и превышает 500 нанометров. Более теплые лампы накаливания обычно имеют температуру менее 3500K и менее опасны для глаз, но часто излучают свет, недостаточный для концентрации внимания на работе.

Флуоресцентные лампы испускают УФ-излучение, интенсивность которого равна или больше солнечного света, на длинах волн приблизительно от 290 до 295 нанометров, но не на более длинных волнах. 11,12 Однако существует значительная разница в УФ-излучении между лампами с одинаковым напряжением. Хартман и Биггли изучили 15-ваттные люминесцентные лампы, используемые в домах, и обнаружили более чем 10-кратную разницу в излучении ультрафиолетового B (UV-B) и ультрафиолетового C (UV-C) между лампами (от 0,9 до 0,4 мкВт / см). 2 до 21,0 и 1,5 μ Вт / см 2 для излучения УФ-В и УФ-С соответственно) с 23-кратным отклонением для УФ-В. 7 Другие исследования также выявили большие различия в УФ-излучении флуоресцентного света.

Важна чувствительность глаза к коротким электромагнитным волнам, которые не воспринимаются как видимый свет. Поглощение слишком большого количества коротковолнового ультрафиолетового света может повредить ткани глаза из-за изменения химической структуры биомолекул. 13 УФ-лучи с длиной волны менее 500 нм (и, конечно, менее 380 нм) способны нанести непоправимый ущерб глазу. 10

Кумулятивная доза также является важным компонентом УФ-облучения. Литература, основанная на профессиональном воздействии, обычно предполагает воздействие от 8 до 12 часов в день или 40 часов в неделю.Такая продолжительность также находится в пределах нормы для внутреннего облучения.

УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ И ЗАБОЛЕВАНИЯ ГЛАЗ

Ультрафиолетовое излучение считается причиной катаракты и птеригии. 14 В настоящее время также имеется значительный объем литературы, описывающей связь между УФ-излучением от солнца и дегенеративными заболеваниями глаз, такими как возрастная дегенерация желтого пятна (AMD). 10,13–21 Ранние сообщения предполагали, что высокоэнергетический сегмент видимой области (400–500 нм) заметно более опасен, чем низкоэнергетический участок (500–700 нм). 22 Andley и Chylack сообщили, что риск повреждения сетчатки светом увеличивается с уменьшением длины волны с 500 до 400 нанометров. 23 В Канаде сообщалось, что AMD, самая частая причина слепоты в развитом мире, вероятно, связана с хроническим воздействием ультрафиолетового излучения A (UV-A). 16

Шабан и Рихтер сообщили, что фоторецепторы в сетчатке восприимчивы к повреждению светом, особенно УФ-светом, и что это повреждение может привести к гибели клеток и болезням. 24 Paskowitz et al. также предположили такое повреждение фоторецепторов, сообщив, что палочки поражаются раньше, чем колбочки. 25 Norval et al. связали острое или долгосрочное повреждение глаз с истощением озонового слоя, что приводит к увеличению УФ-излучения, достигающего поверхности Земли. 26

Широкая общественность осознает, что ультрафиолетовое излучение солнца при нормальном дневном освещении может повредить глаза. Например, большинство людей осознают важность того, чтобы не смотреть прямо на солнце, а операторы дуговой сварки знают, что нужно носить защитные очки. 16,27,28

Меньше внимания уделялось потенциально разрушительному воздействию УФ-излучения, которому люди подвергаются в помещении, в частности, флуоресцентному освещению, хотя такое воздействие является значительным источником потенциально опасного УФ-излучения. В прошлом наиболее опасными источниками УФ-излучения внутри помещений были сварочные процессы и лазеры. Однако в недавнем отчете Sharma et al. предостерег от использования люминесцентных ламп ближнего действия, таких как настольные лампы, чтобы избежать рисков, связанных с УФ-А. 29

ФЛУОРЕСЦЕНТНОЕ ОСВЕЩЕНИЕ И ВЛИЯНИЕ НА СКОРОСТЬ ЗАБОЛЕВАНИЙ ГЛАЗ

Отказ от ламп накаливания и переход во всем мире на флуоресцентное освещение в последние годы можно объяснить более острым осознанием будущих проблем, связанных с изменением климата. 2 В Австралии, по оценкам, с этим изменением типа освещения произойдет сокращение примерно на 30 тераватт-часов электроэнергии и 28 миллионов тонн выбросов парниковых газов в период с 2008 по 2020 год.Поскольку на Австралию приходится всего около 1,8% парниковых газов во всем мире, глобальный переход к флуоресцентному освещению в домах приведет к значительному сокращению выбросов парниковых газов. 30

Однако такие сдвиги могут увеличить бремя глазных болезней среди населения, и можно рассчитать приблизительную оценку количества избыточных случаев глазных болезней в Австралии, вызванных флуоресцентным освещением. Распространенность катаракты среди населения Австралии составляет приблизительно 31% среди лиц в возрасте 55 лет и старше, 31 , а распространенность птеригий составляет около 7.3% среди лиц в возрасте 49 лет и старше. 32 В 2007 году примерно 6,5 миллиона жителей Австралии были старше 49 лет, а 5,1 миллиона — старше 55 лет. 33 Недавно Lucas et al. 14 сообщили о относимых к популяции долях 0,05 для катаракты, связанной с УФ-излучением, и не менее 0,42 для птеригий, связанных с УФ-излучением.

К сожалению, нет опубликованных оценок процентного увеличения УФ-излучения при увеличении воздействия флуоресцентного освещения, но ранее опубликованные оценки воздействия на рабочем месте могут служить ориентиром.Lytle et al. по оценкам, среди домашних работников в Соединенных Штатах, пожизненное воздействие типичного флуоресцентного освещения (нефильтрованного) со средней интенсивностью 1,2 килоджоулей на квадратный метр в год (хотя Lytle et al. сообщили о неопределенности в отношении воздействия УФ-излучения в помещении) может увеличить риск солнечное УФ-излучение на 3,9% (95% доверительный интервал [ДИ] = 1,6%, 12,0%). 34 Воздействие на протяжении всей жизни было определено как воздействие, которое происходит в течение более двух третей жизни (40 лет работы и 16 лет обучения в школе, где 1 учебный год равен примерно 0.6 рабочего года, то есть 1200 часов против 2000 часов). Таким образом, консервативные оценки числа дополнительных ежегодных случаев катаракты и птеригии в Австралии, связанных с УФ-излучением от флуоресцентного освещения, составят 2970 и 7480, соответственно.

РЕКОМЕНДАЦИИ

Замена ламп накаливания люминесцентным освещением является глобальной тенденцией. Однако это изменение источников освещения может привести к увеличению числа заболеваний глаз, если не будет усилен контроль УФ-излучения от многих используемых в настоящее время люминесцентных ламп или технологических достижений, обеспечивающих эффективное освещение от других источников.По нашим оценкам, только в Австралии ежегодно регистрируется не менее 10 000 дополнительных случаев заболеваний глаз. Наши оценки являются консервативными и грубыми, так как они ограничены скудностью доступной в настоящее время информации о заболеваемости и этиологии многих глазных болезней. Мы не включили в наши оценки возможное увеличение ВМД, потому что в литературе еще нет универсального согласия относительно причинно-следственной связи с УФ-излучением. Но если связь между УФ-излучением и AMD будет прочно установлена ​​в будущем, это будет иметь серьезные последствия для общественного здравоохранения.

Китчел прокомментировал, что «серьезное рассмотрение того, как мы освещаем окружающую среду людей с проблемами зрения, не может произойти слишком рано», и предложил таким людям избегать сред, в которых преобладающие световые волны имеют цветовую температуру выше 3500K или длину волны меньше примерно 500 нанометров. 35 Кларксон поддержал этот пороговый предел в 500 нанометров. 10 Китчел также предположил, что ультрафиолетовый свет со временем наносит непоправимый ущерб сетчатке глаза человека, особенно у маленьких детей, 35 — проблема общественного здравоохранения, которая не исследовалась.

Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что наименее опасный подход к освещению — это использование ламп теплого белого цвета или ламп накаливания с более низкой цветовой температурой и светом с большей длиной волны, а не люминесцентных ламп. С лампами накаливания и лампами теплого белого света глаза не подвергаются потенциально опасному ультрафиолетовому излучению от флуоресцентного освещения. Сложность в том, что ничего, кроме флуоресцентного освещения, считается неадекватным для многих рабочих мест и дома. УФ-фильтры, доступные для некоторых люминесцентных ламп, которые производятся с УФ-рассеивателями, должны стать обязательным стандартом.Кроме того, мы поддерживаем предложение Хартмана и Биггли о том, что производители ламп не должны допускать увеличения нынешних уровней излучения ультрафиолетового света от флуоресцентных ламп и должны работать над сокращением выбросов. 7

Безопасный диапазон света, чтобы не подвергать глаз потенциально опасному УФ-излучению, составляет от 2000 до 3500K и длину волны более 500 нм. Некоторые люминесцентные лампы в настоящее время выходят за пределы этого безопасного диапазона. Это может увеличить количество глазных заболеваний, связанных с УФ-излучением, до 12% (оценка 3.9%; 95% ДИ = 1,6%, 12,0%) и приводят к непредвиденным неблагоприятным последствиям для здоровья населения. Существует конфликт между смягчением последствий изменения климата за счет отказа от ламп накаливания и нерегулируемым использованием преимущественно люминесцентного освещения.

По нашему опыту, оптовые и розничные торговцы осветительными приборами, как правило, недостаточно осведомлены обо всех характеристиках своей продукции, таких как цветовая температура и длина волны излучаемого света. Потребители и пользователи люминесцентных ламп относительно не осведомлены о том, что эти лампы излучают ультрафиолетовый свет и что этот свет может нанести вред их глазам.

В ответ мы выступаем за использование ламп накаливания и ламп теплого белого цвета вместо люминесцентных ламп холодного белого цвета, а также за дальнейшие исследования по улучшению освещения от таких источников. Эта проблема общественного здравоохранения может вызывать особую озабоченность у стареющего населения, например, во многих развитых странах и странах северных широт, где существует большая зависимость от искусственного освещения.

Благодарности

H. L. Walls поддерживается Национальным советом по здравоохранению и медицинским исследованиям (NHMRC; грант 465130).K. L. Walls поддерживается Building Code Consultants Limited. Дж. Бенке получил премию NHMRC за карьерный рост.

Защита участников-людей

Для этого исследования не требовалось утверждения протокола, поскольку в нем не участвовали люди.

Ссылки

3. Pub L No. 110-140 (2007).

4. Эндрюс К., Крогманн У. Распространение технологий и энергоемкость коммерческих зданий США. Энергетическая политика. 2009. 37 (2): 541–553. [Google Scholar] 7. Хартман П., Биггли В.Прорыв ультрафиолетового света от различных марок люминесцентных ламп: летальные эффекты бактерий, нарушающих восстановление ДНК. Environ Mol Mutagen. 1996. 27 (4): 306–313. [PubMed] [Google Scholar] 10. Кларксон Д. Опасности некогерентных источников света в соответствии с требованиями стандарта IEC TR-60825-9. J Med Eng Technol. 2004. 28 (3): 125–131. [PubMed] [Google Scholar] 11. Swerdlow A, English J, MacKie R, et al. Флуоресцентные лампы, ультрафиолетовые лампы и риск кожной меланомы. BMJ. 1988. 297 (6649): 647–650.[Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 12. Максвелл К., Элвуд Дж. УФ-излучение от люминесцентных ламп. Ланцет. 1983; 322 (8349): 579. [PubMed] [Google Scholar] 13. Бергмансон Дж., Содерберг П. Значение ультрафиолетового излучения при заболеваниях глаз: обзор с комментариями об эффективности контактных линз, блокирующих УФ-излучение. Ophthalmic Physiol Opt. 1995. 15 (2): 83–91. [PubMed] [Google Scholar] 14. Лукас Р., МакМайкл А., Армстронг Б., Смит В. Оценка глобального бремени болезней, вызванных воздействием ультрафиолетового излучения.Int J Epidemiol. 2008. 37 (3): 654–667. [PubMed] [Google Scholar] 15. Хэм У., Мюллер Х., Слини Д. Чувствительность сетчатки к повреждению коротковолновым светом. Природа. 1976; 260 (5547): 153–155. [PubMed] [Google Scholar] 16. Блок радиационной безопасности. Солнечное и искусственное ультрафиолетовое излучение: воздействие на здоровье и меры защиты. Регина, Саскачеван, Канада: Отдел охраны труда и техники безопасности Федерального провинциального территориального комитета по радиационной защите; 1999. [Google Scholar] 17. Cruickshanks K, Klein R, Klein B, Nondahl D.Солнечный свет и 5-летняя заболеваемость ранней возрастной макулопатией: исследование Beaver Dam Eye Study. Arch Ophthalmol. 2001. 119 (2): 246–250. [PubMed] [Google Scholar] 19. Ву Дж, Серегард С., Альгвере П. Фотохимическое повреждение сетчатки. Surv Ophthalmol. 2006. 51 (5): 461–481. [PubMed] [Google Scholar] 20. Тейлор Х., Вест С., Муньос Б., Розенталь Ф., Бресслер С., Бресслер Н. Долгосрочное воздействие видимого света на глаза. Arch Ophthalmol. 1992. 110 (1): 99–104. [PubMed] [Google Scholar] 21. Лукас Р., Репачоли М., МакМайкл А.Правильно ли текущее сообщение общественного здравоохранения о воздействии УФ-излучения? Bull World Health Organ. 2006. 84 (6): 425–504. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 22. Молодой Р. Солнечная радиация и возрастная дегенерация желтого пятна. Surv Ophthalmol. 1988. 32 (4): 252–269. [PubMed] [Google Scholar] 23. Эндли У, Чайлак Л. Недавние исследования фотоповреждений глаз с особым упором на клинические фототерапевтические процедуры. Фотодерматол Фотоиммунол Фотомед. 1990. 7 (3): 98–105. [PubMed] [Google Scholar] 24. Шабан Х., Рихтер К.A2E и синий свет в сетчатке: парадигма возрастной дегенерации желтого пятна. Biol Chem. 2002. 383 (3–4): 537–545. [PubMed] [Google Scholar] 26. Норвал М., Каллен А., де Грюйл Ф. и др. Влияние разрушения стратосферного озонового слоя на здоровье человека и его взаимодействие с изменением климата. Photochem Photobiol Sci. 2007. 6 (3): 232–251. [PubMed] [Google Scholar] 27. Тейлор Х., Уэст С., Розенталь Ф., Муньос Б., Ньюленд Х., Эммет Э. Изменения роговицы, связанные с хроническим УФ-облучением. Arch Ophthalmol.1989. 107 (1): 1481–1484. [PubMed] [Google Scholar] 29. Шарма П., Джайсвал В., Кандпал Х. Ультрафиолетовое излучение, излучаемое компактными люминесцентными лампами. МАПАН. 2009. 24 (3): 183–191. [Google Scholar] 30. Достижение цели Киотского протокола на 2007 год: тенденции выбросов парниковых газов в Австралии с 1990 по 2008–2012 и 2020 годы. Канберра, Австралийская столичная территория, Австралия: Департамент изменения климата; 2008. [Google Scholar] 31. Проблемы со зрением у пожилых австралийцев. Канберра, Австралийская столичная территория, Австралия: Австралийский институт здравоохранения и социального обеспечения; 2007 г.[Google Scholar] 32. Панчапакесам Дж., Хурихан Ф., Митчелл П. Распространенность птеригиума и пингвекулы: исследование глаз Голубых гор. Aust N Z J Ophthalmol. 1998; 26 (приложение 1): S2 – S5. [PubMed] [Google Scholar] 33. Статистика населения Австралии, 2008 г. Канберра, Столичная территория Австралии, Австралия: Статистическое бюро Австралии; 2008. [Google Scholar] 34. Lytle C, Cyr W, Beer J и др. Оценка риска плоскоклеточного рака от ультрафиолетового излучения люминесцентных ламп.Фотодерматол Фотоиммунол Фотомед. 1992. 3 (9): 268–274. [PubMed] [Google Scholar]

Люминесцентное освещение | TV Tech

Когда большинство людей слышат слово «флуоресцентное освещение», они сразу же отвечают «нельзя снимать при флуоресцентном освещении, если видео не имеет зеленого оттенка». Затем они расскажут вам о том, как нельзя использовать флуоресцентные лампы, потому что вы получите жужжание и / или мерцание света.

К сожалению, большинство людей знакомы только с люминесцентными лампами, которые есть у них дома.И да, если вы снимаете видео при таком освещении, на вашем видео может появиться зеленый оттенок, и вы можете услышать какое-то жужжание и увидеть некоторое мерцание.

В ходе нашего исследования здесь, в Studio 1, мы были поражены, узнав, что студии CBS в Нью-Йорке начали использовать люминесцентные лампы еще в конце 1940-х годов. Когда около 1953 года появился цвет NTSC, было быстро обнаружено, что флуоресцентные лампы дают зеленый оттенок цветному изображению. Затем флуоресцентное освещение исчезло со сцены, поскольку телеканалы начали переходить на цветное вещание.

Сегодня люминесцентные лампы возвращаются, прежде всего, благодаря прогрессу в технологии люминесцентного освещения. Телеканалы по всей стране начинают переходить на люминесцентные лампы.

Примерно 25% спектра света лампы накаливания составляет видимый свет, остальное — тепло. С другой стороны, флуоресцентные лампы излучают около 95% света при 5% тепла. Люминесцентные лампы не используют горячую нить для получения света. Вместо этого свет исходит от светящихся кристаллов люминофора, находящихся внутри трубки.Как и в кинескопе телевизора, светящийся люминофор выделяет очень мало тепла.

Большая часть энергии, которую вы используете для освещения своей студии, уходит на выработку тепла, а не света. Лампы накаливания производят больше тепла, чем света, поэтому люминесцентный свет мощностью 160 Вт будет производить такое же количество света, как и лампа накаливания мощностью 1600 Вт. Поскольку люминесцентные лампы потребляют меньше электроэнергии для получения того же количества света, вы увидите большую экономию на счетах за электроэнергию, поскольку электросчетчик не будет вращаться с деформированной скоростью каждый раз, когда вы включаете систему освещения.

Поскольку флуоресцентные лампы не имеют нитей, излучаемый ими свет очень мягкий. Флуоресцентный свет, кажется, обволакивает объекты, сводя тени к минимуму. Такое освещение помогает скрыть возрастные складки и складки на вашем таланте.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *