التلالؤ التصوير مدي الحياة من O2 مع تردد-نظام الكاميرا المستندة إلى المجال
Summary
ونحن نقدم وصفا لاستخدام الرواية ، والتردد-المجال التلالؤ كاميرا مدي الحياة لرسم الخرائط 2D O2 التوزيعات مع رقائق الاستشعار البصرية. يتم وصف نظام الكاميرا وإجراءات تحليل الصور إلى جانب اعداد ومعايره وتطبيق رقائق الاستشعار لتصور البيئة الدقيقة O2 في جذور النباتات المائية.
Abstract
نحن وصف طريقه لصوره الأكسجين المذاب (O2) ، في 2d في المكانية عاليه (< 50-100 μm) والزمنيه (< 10 ق) القرار. يستخدم الأسلوب O2 الحساسة الاناره رقائق الاستشعار (مستو أوبتوديس) في تركيبه مع نظام الكاميرا المتخصصة للتصوير العمر التلالؤ في مجال التردد. يتم اعداد أوبتوديس مستو عن طريق حل O2-الحساسة صبغ المؤشر في البوليمر ونشر الخليط علي دعم الصلبة في سمك محدده عن طريق طلاء سكين. بعد تبخر من المذيب, وضعت أوبتودي مستو في اتصال قريبه مع العينة الفائدة-هنا يبرهن مع الجذور من النبات مائية [ ليتوريا] [اونيفلور]. التغيير الذي يعتمد علي تركيز O2 في عمر التلالؤ لصبغه المؤشر داخل الأوبتودي المستوه يتم بواسطة المؤخر لرقاقه الحامل الشفافة وجدار حوض السمك باستخدام كاميرا خاصه. هذه الكاميرا يقيس عمر التلالؤ (μs) عن طريق التحول في زاوية المرحلة بين اشاره الاثاره التضمين واشاره الانبعاثات. هذه الطريقة متفوقة علي أساليب التصوير كثافة التلالؤ ، والاشاره مستقله عن تركيز الصبغة أو كثافة مصدر الاثاره ، ويعتمد فقط علي وقت تسوس التلالؤ ، وهو معلمه المشار اليها جوهريا. التالي ، لا حاجه إلى صبغه مرجعيه اضافيه أو وسائل أخرى للرجوع اليها. ونحن نظهر استخدام نظام التصوير المجهري O2 لرهيزوسفيريس النباتية ، ولكن يمكن أيضا بسهوله ان يقترن نظام الكاميرا إلى المجهر.
Introduction
ويوفر توزيع وديناميات الغازات والأيونات الذائبة في الرواسب والتربة معلوماتأساسيه عنالعمليات البيوجيوكيميائيه مثل التنفس الميكروبي1أو2أو فقدان الأكسجين الشعاعي من جذور النبات3و4و5والبيئة الكيميائية المجهرية للميكروبات6و7و رهيزوسفيريس5و8و9 11و12. ويمكن للنشاط البيولوجي والكيميائي في هذه البيئات المحدودة الانتشار ان يخلق تدرجات شديده من الركائز الكيميائية أو منتجات العمليات البيوجيوكيميائيه. علي وجه الخصوص ، O2 التوافر له تاثير كبير علي العمليات البيوجيوكيميائيه التالي بيولوجيا وإيكولوجيا نظام13. ولذلك ، فان تحليل التركيزات O2 في الاستبانة المكانية والزمانيه العالية له اهميه قصوى في العلوم المائية والارضيه. الاولي ، تم تطوير الكهروكيميائية والضوئية ميكرونسيرس14،15 لقياس هذا التحلل الهامه. في وقت لاحق ، تم إدخال 2 الابعاد (2d) التصوير من O2 مع مستو أوبتوديس12،16،17،18،19، والتي مكنت التصور والتقدير الكمي للتوزيع غير المتجانسة O2 في التربة والرواسب.
مستو O2 أوبتوديس تتكون من o2-الحساسة صبغ المؤشر20، الذي يذوب في البوليمر مناسبه21. الصبغة المؤشر هو متحمس في موجات بصريه محدده وتنبعث الضوء الأحمر تحولت علي الاسترخاء في شكل التلالؤ. في وجود O2، يمكن لصبغ مؤشر متحمس نقل طاقتها إلى o2 جزيء عند الاصطدام ، والذي يشار إلى الاصطدام القائم علي التلالؤ التبريد22. لذلك ، يتم تقليل كثافة التلالؤ وكذلك عمر التلالؤ مع زيادة O2 تركيز23. في حاله مثاليه التغيير في كثافة والعمر يتبع معادله ستيرن فولمر (المعادلة 1) باستخدام اما كثافة التلالؤ أو العمر في غياب (I0؛ τ0) أو وجود (i, τ) من O2 في تركيز معين [Q]. [ستيرن-فولمر] ثابته ([ك] [سف]) مقياس للحساسية من ال أوبتودي نحو [أو]2; يعتمد KSV علي المتغيرات البيئية مثل درجه الحرارة والضغط.
1
يمكن استخدام تسجيل هذه التغييرات في التلالؤ علي رقاقه استشعار مستو مع نظام الكاميرا لتصور التغييرات المقابلة في O2 التوزيع. في البداية ، واستخدمت بسيطه التلالؤ القائم علي كثافة O2 التصوير18. ومع ذلك ، فان هذه المنهجية حساسة جدا للتدخلات الخارجية ، والتي تعرض للخطر موثوقيه النتائج بسبب الاضاءه غير المتجانسة ، والتقلبات في مصدر الاثاره أو الكاميرا ، فضلا عن التوزيع غير المتساوي لصبغه المؤشر داخل الأوبتودي المستو.
ويمكن التخفيف من بعض هذه القيود باستخدام الأوبتوديس المستو للتصوير الإشعاعي17،24، حيث يتم تعبئة المؤشر o2-الحساسة في طبقه البوليمر من الأوبتودي مستو مع صبغ مرجع غير حساس ينبعث منه في نطاق طيفي مختلف عن o2-المؤشر. واستنادا إلى صور الانبعاثات المكتسبة في إطارين طيفيين ، تقسم اشاره الانبعاثات الحساسة O2إلى اشاره مرجعيه ، مما يولد صوره نسبه اقل عرضه للتدخلات المذكورة أعلاه5و17. الأسلوب يتطلب استخدام صبغه ثانيه ، والتي من الناحية المثالية يمكن ان تكون متحمسة من قبل نفس مصدر الاثاره ، ولكن تنبعث علي طول موجي مختلف (دون تداخل طيفي كبير) ، في نافذه طيفيه أخرى من الكاميرا (علي سبيل المثال ، في قناه لون آخر من كاميرا RGB).
بدلا من ذلك ، O2 يمكن ان تستند التصوير علي تحديد كميه التغيير الذي يعتمد علي2في العمر التلالؤ لصبغه المؤشر ، والتي لا تتاثر الاضاءه متفاوتة أو تغاير في تركيز مؤشر25. وكانت التلالؤ الاولي التي تستند إلى مدي الحياة O2 نظم التصوير تستند إلى قياسات النطاق الزمني مع البوابة القادرة علي الجهاز المرتبط بنظام الكاميرا (CCD)26، حيث يتم استخدام مصدر الاثاره نابض وتؤخذ الصور التلالؤ علي فترات زمنيه محدده داخل الاثاره أو الانبعاثات من المؤشر8،23،27. من مثل هذه الصور ، يمكن تحديد عمر التلالؤ ويرتبط بالتركيز O2 المطابق في المعايرة. وفي وقت لاحق ، يمكن تحويل الصور مدي الحياة التلالؤ لعينه معينه الضغط علي أوبتودي مستو إلى صور للتوزيع 2D المقابلة من تركيز O2 . وقد استخدم هذا النظام في العديد من التطبيقات علي حد سواء في المختبر وفي الموقع16,28, ولكن الكاميرا الاساسيه CCD بوابه قادره لم تعد متاحه تجاريا.
في الاونه الاخيره ، تم الإفراج عن نظام الكاميرا مدي الحياة التلالؤ مختلفه ، والتي تكتسب الصور في مجال التردد8. يعتمد النظام علي مصدر ضوء التضمين بشكل مستمر للاثاره. يمكن ان يكون هذا اما الموجه الحلقية أو المربعة بدلا من الاثاره النبضي ، والذي يستخدم للحصول علي صوره في المجال الزمني. ينتج هذا التشكيل في انبعاث التلالؤ التضمين من O2 صبغ المؤشر ، والذي يتم أزاحه المرحلة من زاوية ، φ ، والذي يعتمد علي عمر التلالؤ من صبغ المؤشر (τ) (انظر المعادلة 2).
2
التغير بين الاثاره والانبعاثات السعه (اي ما يسمي مؤشر التحوير أو العمق (السعه مقسوما علي جزء التلالؤ الثابت)) يعتمد أيضا علي عمر التلالؤ. لذلك ، من خلال تحديد تردد التشكيل المعروفة الاستشعار صوره المكمل الخاصة داخل الكاميرا قادره علي قياس عمر التلالؤ في ns إلى المدى μs كما هو موضح بالتفصيل في مكان آخر 8،29،30. ويمكن الاطلاع علي دليل عام علي مبدا العملية (باستخدام الرابط التالي https://www.youtube.com/watch?v=xPAB_eVWOr8).
في البروتوكول التالي ، ونحن نظهر استخدام نظام الكاميرا الرواية لتصوير توزيع O2 تركيز حول جذور المياه العذبة المائية نبات littorella اونيفلورا في 2d9،31. ونود ان نشدد علي ان هذه الطريقة لا تقتصر علي هذا التطبيق بأي حال من الأحوال. أوبتوديس حساسة للأكسجين أو جزيئات الاستشعار27 في تركيبه مع طرق التصوير المختلفة وقد استخدمت في البحوث الطبية32, في بيورينتينغ33, للضغط الحساسة الدهانات34,35, أو لدراسة أنظمه التصوير الضوئي2,36,37, فقط لتسميه بضعة مجالات أخرى من التطبيق.
Protocol
Representative Results
Discussion
في هذا البروتوكول ، يتم تغطيه كامل تدفق العمل من اعداد أوبتودي إلى O2 تحليل الصور. باتباع هذا البروتوكول ، يمكن الحصول علي الصور الكيميائية باستخدام الرواية التي تعتمد علي النطاق الترددي المصابيح مدي الحياة التلالؤ. اعتمادا علي التطبيق ، يمكن ان تكون ملفقه أوبتوديس مستو في مختلف الاحجام وسمك طبقه من طبقه الاستشعار تتراوح بين قويه 50-100 μm أوبتوديس مستو سميكه من عده أعشار من سنتيمتر مربع لتغطيه المجهر ينزلق مع < 1 μm طبقات الاستشعار سميكه6،40. وقد تم التدليل علي إمكانات هذا الأسلوب مع تطبيق معين ، ولكن لا يقتصر فقط علي O2 التصوير في النبات رهيزوسفيريس12،28.
هذه الطريقة لديها العديد من الفوائد بالمقارنة مع التلالؤ النقي القائم علي كثافة التصوير الكيميائي المستندة إلى الأساليب. التصوير مدي الحياة التلالؤ ليست ، أو علي الأقل اقل بكثير ، تتاثر الاضاءه غير المتساوية ، سماكه أوبتودي متفاوتة ، والصورة تبيض25. أيضا ، هذا الأسلوب يتجنب استخدام صبغه مرجعيه اضافيه مشتركه في التصويرالإشعاعي 17 ،37. بالمقارنة مع أنظمه الكاميرا الأخرى القائمة علي مدي الحياة ، مثل الكاميرات ذات النطاق الزمني المستخدمة بشكل شائع ،8،26، يمكن لنظام الكاميرا الجديد والبروتوكول المعروض هنا ان يحقق نتائج قابله للمقارنة. وفي منشور صدر مؤخرا ، تمت مقارنه الخصائص التحليلية لهذين النظامين ، ووجد ان نظام الكاميرا مدي الحياة القائم علي الترددات القائمة علي النطاق الترددي هو علي الأقل قابل للمقارنة مع السلفة السابقة التي تستند إلى النطاق الزمني والتي توقفت8.
لقد قدمنا ابسط O2 أوبتودي تتكون فقط من مؤشر في مصفوفة البوليمر. والي جانب العديد من المؤشرات الأخرى الممكنة O2 يمكن تضمين20 التي يمكن ان تستخدم إضافات ، اي عوامل نثر مثل تيو2 أو مسحوق الماس2 لزيادة اشاره الاستشعار مع الحد من الشفافية لأوبتودي. كما يمكن استخدام اصباغ اضافيه لتعزيز كثافة الاشاره عن طريق نقل الطاقة41.
لتلفيق أوبتودي مستو ، ونحن نوصي باستخدام الفجوة في جهاز طلاء سكين من 75-120 μm لتسفر عن سماكه طبقه الاستشعار النهائي من حوالي 7.5 إلى 12 ميكرومتر بعد تبخر المذيبات (حوالي 10 ٪ من الفجوة المستخدمة) ، عند استخدام الاستشعار وصفها تكوين كوكتيل. هذا هو حل وسط جيد بين كثافة الاشاره ، والتي يمكن تعديلها من قبل اعلي التحميل صبغ ، أو عن طريق اختيار المؤشرات والاصباغ المرجعية لسطوع اعلي ، ووقت الاستجابة. وتؤدي الزيادة في سماكه الطبقة إلى زيادة في وقت الاستجابة ، حيث ان الفترة الزمنيه اللازمة للتحليل للوصول إلى توازن دينامي حراري في طبقه الاستشعار مع الوسائل الاعلاميه المحيطة تزيد12.
أوبتوديس ، كما هو موضح هنا ، تتفاعل مع التغيرات في O2 تركيز في غضون ثوان قليله17 في حين لا تزال لديها اشاره التلالؤ قويه بما فيه الكفاية. ويمكن تحقيق الطلاء الاستشعار ultrathin مع أوقات الاستجابة الثانية الفرعية مع الطلاء الدوار6. إذا كان الدعم أو الجهاز طلاء سكين ليست جيده التنظيف ، فانه قد يؤدي إلى طبقات الاستشعار غير متجانسة. أيضا ، عندما الكوكتيل ليس متجانسا تماما أو تطبيقها بسرعة كبيره بعد الانتشار امام جهاز الطلاء مثل هذه النتيجة غير المرغوب فيها يمكن ملاحظتها. لذلك ، قد تحتاج إلى بعض الممارسة لاعداد الأوبتوديس الأمثل.
ويمكن استخدام هذه الطريقة لعينات الصورة التي يمكن وضعها في اتصال وثيق لأوبتودي ، مثل بعضال42البحرية الحيوانية ، والاغشيه البيولوجية6 والتربة31 فقط علي سبيل المثال لا الحصر. نقدم الاعداد مستقل باستخدام هدف ، ومع ذلك ، يمكن بسهوله ان يقترن الكاميرا إلى المجهر لاعلي دقه التصوير الكيميائي43.
في حين ان المجال الزمني القائم علي الاناره الضوئية مدي الحياة تمكين قمع الخلفية الفلورية26، وهذا هو مشكله عند استخدام نظام الكاميرا الجديدة التي تعتمد علي مجال التردد8. ونظرا لاكتساب الصورة المستمرة ، فان هذه الكاميرا سوف تسجل اي مضان الخلفية من العينة التي يمكن ان تكون متحمسة لل LED المحددة وتنبعث في النافذة الطيفية المحددة كما هو محدد من قبل فلتر الانبعاثات علي هدف الكاميرا. وهذا سيؤدي إلى انخفاض العمر علي ما يبدو ، التالي في قراءات كاذبه. في حال كنت تعمل مع عينات مع الفلورية الجوهرية متداخلة مع الاثاره O2 الاستشعار والانبعاثات ، فمن الضروري لتطبيق العزلة البصرية اضافيه علي راس أوبتودي ، من خلال طلاء طبقه اضافيه تحتوي علي الكربون الأسود2،17. وهكذا ، فقط التلالؤ المنبعثة من أوبتودي مستو سوف تصل إلى الكاميرا. من أجل التحقق من الخلفية التلالؤ صوره دون أوبتودي يمكن اتخاذها ، والتي من شانها ان تظهر بشكل حصري التلالؤ الجوهري للعينه. ومن الممكن أيضا أضافه عوامل نثر مثل تيو2 أو مسحوق الماس2،44، إلى كوكتيل الاستشعار ، لزيادة كثافة التلالؤ من صبغ المؤشر. ومع ذلك ، وهذا يمكن ان يؤدي أيضا إلى أسرع تبييض الصور و TiO2 هو الصورة المعروفة محفز ، والتي يمكن ان تضعف الثبات الضوئي لصبغه41. وهناك جانب آخر للنظر هو ضوء الخلفية. عند التصوير عمر التلالؤ ، يجب تجنب ضوء الخلفية بأكبر قدر ممكن من الكفاءة. ولذلك ، فان طريقه التصوير هذه تتطلب وضع الاعداد في بيئة مظلمة ويجب إيقاف اي مصدر ضوء خارجي مؤقتا اثناء الحصول علي الصورة.
باختصار ، التصوير مدي الحياة التلالؤ هو أسلوب التصوير الكيميائي قويه التي يمكن تكييفها مع العديد من التطبيقات المختلفة. يغطي هذا البروتوكول (انظر القسم 1-5) جميع الخطوات الاساسيه لتوليد صوره O2 ويستخدم نظام التصوير مدي الحياة الأكثر مرونة حاليا في مجال الترددات ، والذي يمكن ان يحل محل كاميرا النطاق الزمني المتوقفة المغلقة للتصوير ثنائي الابعاد O2 مع أوبتوديس مستو.
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ونشكر صوفي ليندغارد جاكوبسن (جامعه كوبنهاغن) ولارس بورغغارد بيدرسن (جامعه ارهوس) علي المساعدة التقنية. تم الحصول علي تمويل لهذه الدراسة من منحه سابير-Aude المتقدمة من صندوق البحوث المستقلة الدنمارك (الأمر الأمر-1323-00065B ؛ MK) ، منح المشاريع من صندوق البحوث المستقلة الدنمارك | العلوم الطبيعية (قوات ال8021-00308B ؛ MK) & العلوم التقنية والانتاجيه (قوات ال8022-00301B وال4184-00515B ؛ MK) ، ومؤسسه البحوث الوطنية الدنماركية (DNRF136) ، ومؤسسه بول بسبب جنسن (KK).
Materials
| Air pump with air stone and water pump | Local aquarium store | ||
| Chloroform | Sigma Aldrich | 67-66-3 | |
| DC4 silicone compound | Dow Corning GmbH | 2793695 | |
| Gas mixer | Vögtlin Instruments GmbH | red-y compact meter GCM | This is just one possible instrument. Several companies offer gas mixing devices |
| Glass plates and aquaria | Local aquarium or hardware store | ||
| ImageJ Software | ImageJ | Freely available imaging software (imagej.nih.gov/ij/index.html) | |
| Knife-coating device | BYK-GARDNER GMBH byk.com |
2021 | This is a four sided film applicator enabling easy variation of the film thickness. Other versions are also available. We recommend a thickness of the applied film between 75-120 µm, which yields a final sensor layer thickness of ~10% of the applied thickness before solvent evaporation. |
| LED lamp, Reflector PAR38 | Megaman | MM17572 | |
| LED LEDHUB | Omicon Laserage, Germany | Can be configured with a variety of LEDs. For the presented example, the green LED (528 nm) is essential | |
| LOCTITE AA 3494 | Henkel AG & Co. KGaA | NA | Acrylic-based instant adhesive |
| NIS Elements AR Software | Nikon Inc | Software package used for image acquisition | |
| pco.flim | PCO AG, Germany | Frequency domain based luminescence lifetime camera | |
| platinum(II)-5,10,15,20-tetrakis-(2,3,4,5,6-pentafluorphenyl)-porphyrin (PtTFPP) | Frontier Scientific | PtT975 | O2 indicator |
| polyethylene terephthalate (PET) foil | Goodfellow | 320-992-72 | Such foils might also be found from other providers and serve as solid support |
| Polystyrene (PS) | Sigma Aldrich | 9003-53-6 | Polymer matrix |
| Schott RG610 filter | www.uviroptics.com | Here 52mm screw on Filters can obtained. Other sources offer square glass filters from Schott glass that can be fixed in front of the objective | |
| Vinyl electrical tape | Scotch, Super 33+ | NA | |
| Zeiss Makro Planar 2/100 with Hama C for Nikon adaptor | delivered with the camera | Here any other objective might also be used in combination with an adaptor if the objective does not have a C-mount |
References
- Glud, R. N., Kühl, M., Kohls, O., Ramsing, N. B. Heterogeneity of oxygen production and consumption in a photosynthetic microbial mat as studied by planar optodes. Journal of Phycology. 35 (2), 270-279 (1999).
- Moßhammer, M., Strobl, M., Kühl, M., Klimant, I., Borisov, S. M., Koren, K. Design and Application of an Optical Sensor for Simultaneous Imaging of pH and Dissolved O2 with Low Cross-Talk. ACS Sensors. 1 (6), 681-687 (2016).
- Jensen, S. I., Kühl, M., Glud, R. N., Jørgensen, L. B., Priemé, A. Oxic microzones and radial oxygen loss from roots of Zostera marina. Marine Ecology Progress Series. , 49-58 (2005).
- Larsen, M., Santner, J., Oburger, E., Wenzel, W. W., Glud, R. N. O2 dynamics in the rhizosphere of young rice plants (Oryza sativa L.) as studied by planar optodes. Plant and Soil. 390 (1-2), 279-292 (2015).
- Brodersen, K. E., Koren, K., Moßhammer, M., Ralph, P. J., Kühl, M., Santner, J. Seagrass-Mediated Phosphorus and Iron Solubilization in Tropical Sediments. Environmental Science and Technology. 51, 14155-14163 (2017).
- Kühl, M., Rickelt, L. F., Thar, R. Combined imaging of bacteria and oxygen in biofilms. Applied and Environmental Microbiology. 73 (19), 6289-6295 (2007).
- Sønderholm, M., et al. Tools for studying growth patterns and chemical dynamics of aggregated Pseudomonas aeruginosa exposed to different electron acceptors in an alginate bead model. npj Biofilms and Microbiomes. 3, 1-11 (2018).
- Koren, K., Moßhammer, M., Scholz, V. V., Borisov, S. M., Holst, G., Kühl, M. Luminescence Lifetime Imaging of Chemical Sensors – A Comparison between Time-Domain and Frequency-Domain Based Camera Systems. Analytical Chemistry. 91 (5), 3233-3238 (2019).
- Brodersen, K. E., Koren, K., Lichtenberg, M., Kühl, M. Nanoparticle-based measurements of pH and O2 dynamics in the rhizosphere of Zostera marina L.: effects of temperature elevation and light-dark transitions. Plant, Cell & Environment. 39 (7), 1619-1630 (2016).
- Zhu, Q., Aller, R. C., Fan, Y. High-Performance Planar pH Fluorosensor for Two-Dimensional pH Measurements. in Marine Sediment and Water. Environmental Science & Technology. 39, 8906-8911 (2005).
- Murniati, E., Gross, D., Herlina, H., Hancke, K., Glud, R. N., Lorke, A. Oxygen imaging at the sediment-water interface using lifetime-based laser induced fluorescence (τLIF) of nano-sized particles. Limnology and Oceanography: Methods. 14 (8), 506-517 (2016).
- Santner, J., Larsen, M., Kreuzeder, A., Glud, R. N. Two decades of chemical imaging of solutes in sediments and soils – a review. Analytica Chimica Acta. , 9-42 (2015).
- Glud, R. N. Oxygen dynamics of marine sediments. Marine Biology Research. 4 (4), 243-289 (2008).
- Revsbech, N. P., Jorgensen, B. B., Blackburn, T. H. Oxygen in the Sea Bottom Measured with a Microelectrode. Science. 207 (4437), 1355-1356 (1980).
- Klimant, I., Meyer, V., Kuhl, M. Fiberoptic oxygen microsensors, a new tool in aquatic biology. Limnology and Oceanography. 40 (6), 1159-1165 (1995).
- Glud, R. N., Tengberg, A., Kühl, M., Hall, P. O. J., Klimant, I., Holst, G. An in situ instrument for planar O2 optode measurements at benthic interfaces. Limnology and Oceanography. 46 (8), 2073-2080 (2001).
- Larsen, M., Borisov, S. M., Grunwald, B., Klimant, I., Glud, R. N. A simple and inexpensive high resolution color ratiometric planar optode imaging approach: application to oxygen and pH sensing. Limnology and Oceanography: Methods. 9, 348-360 (2011).
- Glud, R., Ramsing, N., Gundersen, J., Klimant, I. Planar optrodes:a new tool for fine scale measurements of two-dimensional O2 distribution in benthic communities. Marine Ecology Progress Series. 140, 217-226 (1996).
- Frederiksen, M. S., Glud, R. N. Oxygen dynamics in the rhizosphere of Zostera marina: A two-dimensional planar optode study. Limnology and Oceanography. 51 (2), 1072-1083 (2006).
- Quaranta, M., Borisov, S. M., Klimant, I. Indicators for optical oxygen sensors. Bioanalytical Reviews. 4, 115-157 (2012).
- Koren, K., Hutter, L., Enko, B., Pein, A., Borisov, S. M., Klimant, I. Tuning the dynamic range and sensitivity of optical oxygen-sensors by employing differently substituted polystyrene-derivatives. Sensors and Actuators B: Chemical. 176 (100), 344-350 (2013).
- Borisov, S. M. Fundamentals of Quenched Phosphorescence O2 Sensing and Rational Design of Sensor Materials. Quenched-phosphorescence Detection of Molecular Oxygen: Applications in Life Sciences. , 1-18 (2018).
- Wang, X., Wolfbeis, O. S. Optical methods for sensing and imaging oxygen: materials, spectroscopies and applications. Chemical Society Reviews. 43, 3666-3761 (2014).
- Ehgartner, J., Wiltsche, H., Borisov, S. M., Mayr, T. Low cost referenced luminescent imaging of oxygen and pH with a 2-CCD colour near infrared camera. The Analyst. 139 (19), 4924 (2014).
- Meier, R. J., Fischer, L. H., Wolfbeis, O. S., Schäferling, M. Referenced luminescent sensing and imaging with digital color cameras: A comparative study. Sensors and Actuators B: Chemical. 177, 500-506 (2013).
- Holst, G., Kohls, O., Klimant, I., König, B., Kühl, M., Richter, T. A modular luminescence lifetime imaging system for mapping oxygen distribution in biological samples. Sensors and Actuators B. 51, 163-170 (1998).
- Moßhammer, M., Brodersen, K. E., Kühl, M., Koren, K. Nanoparticle- and microparticle-based luminescence imaging of chemical species and temperature in aquatic systems: a review. Microchimical Acta. , 1-28 (2019).
- Koren, K., Kühl, M. CHAPTER 7. Optical O2 Sensing in Aquatic Systems and Organisms. Quenched-phosphorescence Detection of Molecular Oxygen: Applications in Life Sciences. 1, 145-174 (2018).
- Chen, H., Holst, G., Gratton, E. Modulated CMOS camera for fluorescence lifetime microscopy. Microscopy Research and Technique. 78, 1075-1081 (2015).
- Franke, R., Holst, G. A. Frequency-domain fluorescence lifetime imaging system (pco.flim) based on a in-pixel dual tap control CMOS image sensor. Proceedings of SPIE 93281, Imaging, Manipulation, and Analysis of Biomolecules, Cells, and Tissues XIII. , 1-19 (2015).
- Williams, P. N., et al. Localized flux maxima of arsenic, lead, and iron around root apices in flooded lowland rice. Environmental Science and Technology. 48 (15), 8498-8506 (2014).
- Schreml, S., et al. 2D luminescence imaging of physiological wound oxygenation. Experimental dermatology. 20 (7), 550-554 (2011).
- Trampe, E., et al. Functionalized Bioink with Optical Sensor Nanoparticles for O2 Imaging in 3D-Bioprinted Constructs. Advanced Functional Materials. 1804411, 1804411 (2018).
- Gouterman, M. Oxygen Quenching of Luminescence of Pressure Sensitive Paint for Wind Tunnel Research. Journal of Chemical Education. 74 (6), 697 (1997).
- Fischer, L. H., et al. Referenced dual pressure- and temperature-sensitive paint for digital color camera read out. Chimie. 18 (49), 15706-15713 (2012).
- Fabricius-Dyg, J., Mistlberger, G., Staal, M., Borisov, S. M., Klimant, I., Kühl, M. Imaging of surface O2 dynamics in corals with magnetic micro optode particles. Marine Biology. 159 (7), 1621-1631 (2012).
- Koren, K., Jakobsen, S. L., Kühl, M. In-vivo imaging of O2 dynamics on coral surfaces spray-painted with sensor nanoparticles. Sensors and Actuators B: Chemical. 237, 1095-1101 (2016).
- Carraway, E. R., Demas, J. N., DeGraff, B. A., Bacon, J. R. Photophysics and Photochemistry of Oxygen Sensors Based on Luminescent Transition-Metal Complexes. Analytical Chemistry. 63 (4), 337-342 (1991).
- Klimant, I., Ruckruh, F., Liebsch, G., Stangelmayer, A., Wolfbeis, O. S. Fast response oxygen micro-optodes based on novel soluble ormosil glasses. Mikrochimica Acta. 131, 35-46 (1999).
- Askaer, L., Elberling, B., Glud, R. N., Kühl, M., Lauritsen, F. R., Joensen, H. P. Soil heterogeneity effects on O2 distribution and CH4 emissions from wetlands: In situ and mesocosm studies with planar O2 optodes and membrane inlet mass spectrometry. Soil Biology and Biochemistry. 42 (12), 2254-2265 (2010).
- Mayr, T., Borisov, S. M., Abel, T., Enko, B., Waich, K. Light Harvesting as a Simple and Versatile Way to Enhance Brightness of Luminescent Sensors. Analytical Chemistry. 81, 6541-6545 (2009).
- Kühl, M., et al. Microenvironmental Ecology of the Chlorophyll b-Containing Symbiotic Cyanobacterium Prochloron in the Didemnid Ascidian Lissoclinum patella. Frontiers in microbiology. 3, 1-18 (2012).
- Dalfen, I., Dmitriev, R. I., Holst, G., Klimant, I., Borisov, S. M. Background-Free Fluorescence-Decay-Time Sensing and Imaging of pH with Highly Photostable Diazaoxotriangulenium Dyes. Analytical Chemistry. 91 (1), 808-816 (2019).
- Chatni, M. R., Maier, D. E., Porterfield, D. M. Evaluation of microparticle materials for enhancing the performance of fluorescence lifetime based optrodes. Sensors and Actuators B: Chemical. 141, 471-477 (2009).
