Système de photométrie à fibre pour la recherche FLiP

pour neurosciencesfibre optiquede fluorescence

Vue d'ensemble
Le RWD Fluorescence Lifetime Photometry System (FLiP) associe la technologie Time-Correlated Single Photon Counting (TCSPC) à la photométrie par fibre pour suivre en temps réel les variations de durée de vie de fluorescence dans le cerveau d'animaux en liberté. FLiP permet des mesures in vivo stables et quantitatives des dynamiques de neurotransmetteurs, des interactions protéine–protéine et des changements conformationnels en rapportant la durée de vie de fluorescence (τ), un paramètre intrinsèque largement indépendant du niveau d'expression du capteur, du photoblanchiment et des artefacts de mouvement.

Pourquoi la durée de vie de fluorescence ?

• La durée de vie est indépendante de la concentration du fluorophore et de la puissance d'excitation et renseigne sur le microenvironnement local et les changements conformationnels.
• Fournit des lectures quantitatives comparables entre échantillons sans normalisation sur un signal de référence.
• Adaptée aux enregistrements long terme stables pour études du sommeil, modèles de maladies chroniques et protocoles longitudinaux.
• Permet la détection sensible de variations dynamiques d'analytes via des biosenseurs basés sur la durée de vie.

Deux méthodes de mesure grand public

• Domaine temporel (TCSPC) : excitation par lumière pulsée et enregistrement de la décroissance temporelle de la fluorescence. TCSPC horodate les photons individuels pour construire des histogrammes de décroissance et extraire les durées de vie par ajustement exponentiel. Offre une haute résolution temporelle et un rapport signal/bruit supérieur en flux photonique faible ; permet de résoudre plusieurs composantes de durée de vie avec grande précision.
• Domaine fréquentiel : excitation par lumière continue modulée sinusoïdalement et estimation de la durée de vie à partir du décalage de phase et de la modulation. Mise en oeuvre plus simple et acquisition rapide, adaptée aux échantillons à fort flux photonique ou aux systèmes sans laser pulsé.

Comparatif (Domaine temporel vs Domaine fréquentiel)

• Précision de mesure de la durée de vie — Domaine temporel (TCSPC) : élevée ; Domaine fréquentiel : bonne
• SNR pour échantillons faiblement fluorescents — Domaine temporel (TCSPC) : excellent ; Domaine fréquentiel : relativement limité
• Résolution de plusieurs composantes de durée de vie — Domaine temporel (TCSPC) : haute précision ; Domaine fréquentiel : nécessite modulation multifréquence ou analyse phasor
• Vitesse d'acquisition — Domaine temporel (TCSPC) : relativement rapide ; Domaine fréquentiel : rapide
• Échantillons à fort flux photonique — Domaine temporel (TCSPC) : bon ; Domaine fréquentiel : excellent
• Exigence laser — Domaine temporel (TCSPC) : laser pulsé ; Domaine fréquentiel : source continue modulée

Points clés du système FLiP

• Stabilité du système conçue pour minimiser les fluctuations d'état de l'appareil et permettre des comparaisons longitudinales fiables.
• Faible bruit système pour préserver l'intégrité du signal à de faibles niveaux de fluorescence.
• Capacité d'enregistrements long terme avec dérive de base minimisée sur des semaines consécutives.
• Compatibilité étendue avec un large éventail de biosenseurs de durée de vie.
• Analyse quantitative directe : fonctionnalité de courbe standard prévue pour convertir les lectures de durée de vie en estimations de concentration.

Exemples d'applications

• Mesures de neuromodulateurs sur des échelles chroniques et inter‑animaux : les lectures de durée de vie (p. ex. GRAB ACh3.0) restent stables malgré les variations de puissance laser et d'expression, et permettent de distinguer des états comportementaux.
• Études mécanistiques de gènes de risque psychiatrique : FLiP utilisé pour mettre en évidence des dynamiques anormales d'activité PKA striatale chez des souris mutantes Akap11 en enregistrements en liberté.
• Développement et validation de nouveaux capteurs de durée de vie : par ex. LifeCamp, capteur de durée de vie calcique permettant la mesure absolue des signaux calciques transitoires et basaux à travers types cellulaires et comportements.

Caractéristiques / spécifications techniques

• Spécifications générales du système
  • Options de longueurs d'onde d'excitation : 488, 515, 560, 640, 670 nm (personnalisable)
  • Fréquence d'impulsions : 1–80 MHz
  • Plage de mesure de durée de vie : 1–10 ns
  • Fréquence d'échantillonnage : 1–50 Hz
  • Nombre d'E/S numériques (DIO) : 8
  • Niveau de tension : 3.3–5 V
  • Diamètre du cœur de fibre optique : 200 ou 400 µm
  • Ouverture numérique (NA) : 0.37
• Compatibilité biosenseurs de durée de vie (exemples avec longueurs d'onde d'excitation)
  • Ca2+ : Tq–Ca–FLITS — excitation ~439 nm ; tr-CCaMP — ~437 nm ; tr-GCaMP — ~493 nm ; tr-RCaMP — ~563 nm ; RCaMP1h — ~560 nm ; LifeCaMP — ~488 nm
  • ACh (acétylcholine) : GRAB ACh3.0 — 488 nm ; variantes GRAB FLIM-ACh — 515 nm ; GRAB WHalo-ACh-1.0 (à base de colorant) — 565 nm / 680 nm (dyes JF)
  • DA (dopamine) : dLight3.8 — 488 nm ; GRAB FLIM-DA1.0 — 515 nm
  • PKA : tAKARα, tAKARβ, tAKARγ — 488 nm ; FLIM-AKAR — 488 nm ; GRAB FLIM-PKA — 515 nm
  • PKC : CKAR3 — 488 nm
  • Glutamate extracellulaire : Rncp-iGluSnFR1 — 560 nm
  • Sérotonine (5-HT) : sDarken — 488 nm
  • Noradrénaline (NE) : GRAB FLIM-NE1h / GRAB FLIM-NE1m — 515 nm ; GRAB rNE3.0 — 560 nm ; GRAB TMP-NE1.0 (à base de colorant) — ~690 nm ; GRAB WHalo-NE — 565 nm / 680 nm (dyes JF)
  • 5-HT (variante) : GRAB FLIM-5-HT0.3 — 515 nm
  • CRF : GRAB rCRF1.0 — 570 nm
  • PACAP : GRAB rPACAP1.0 — 570 nm
  • Glucose : iGlucoSnFR-TS — 400 nm
  • Lactate : LiLac — 425 nm
  • ATP : qMaLioffG — 488 nm