构建一个低预算的激光干切断系统研究轴突再生 C。线虫</em

1。激光烧蚀系统的建设 戴好激光护目镜和使用过程中的初始对准良好的激光安全规范 。 切勿直视激光通过镜片时。 排列图所示的实验电路板的组件。 1（见例2）。螺栓向下的激光（如果需要立管板），潜望镜后，和高架轨道支持。 您的显微镜的位置，以配合铁路轴。从显微镜聚光镜传输光束对齐。对齐轨道高度（使用A级）和一个可调节光圈或一个镜头贴铁路的位置。光圈或镜头必须在冷凝器梁铁路两端对齐。实验室插孔，可以帮助调整轨道高度。 将格兰 – 汤普森偏光镜和半波片的激光束。您不需要对激光做到这一点对齐。乙EAM只需要通过双方没有触及其边缘。旋转偏光器提供了方便的方向和梁转储的位置（图1）。调整激光功率，您将旋转半波片。实验电路板的安全组件。 打开激光，脉冲频率设置为100，连续模式，并减少到最低限度使用半波片的电源。使用后的说明或镜头纸以可视化的激光束。 调整和修复运动学安装序列的激光镜，把梁高架轨道上安装镜子。大致镜子的中心应对准激光束。镜子应面向大约45度的激光束的轴（图1）。 粗糙调整潜望镜，顶部和铁路接轨的激光束从显微镜透射光束中心结束运动学安装镜子。无论是激光束和T他从显微镜光束传输，可以同时在光束路径中插入文件的可视化。确保任何ND滤镜和光圈在中间模块出或完全开放。 精细对准激光束传输的光束中心与顶部潜望镜和铁路镜子的精细调整。按住纸张靠近铁路镜对准激光束顶端的潜望镜镜传输光束的中心。保持显微镜港口附近的纸张，并配合铁路镜调整（图2）激光束传输的光束中心。 定位后在光束路径之间的对齐聚光镜和开放的客观炮塔注意。您应该看到，中心附近较小的激光束传输的光束。上使用的轨道镜中心的激光束进行精细调整。修正与夹具的地方显微镜。 步骤1.9-1.12是可选的，但它是简单而有用的，以评估之前加入光束扩大镜头对准和激光烧蚀。 关闭激光和从事机械安全快门。旋转光束路径的分色出50％。 ，即使没有直接的激光灯将传递到目镜，反射光可以相当激烈。安装优良的路线与60X石油目标图像的目标幻灯片。重点放在幻灯片上的划痕。放在中间模块的ND4和ND8过滤。 形象与你CLSM的目标幻灯片，旋转盘，或CCD相机系统。 从这一点来说，你不应该通过目镜而烧蚀激光是激光路径旋转到50％分色。打开激光消融和模式设置为触发，频率为100，和脉冲数为10。确保电源仍然设置为最小的半波片，然后打开机械安全快门。您可以simultaneou狡猾的形象，并使用激光消融。 虽然成像的目标幻灯片，触发激光消融。检查消融点在直径1-10 UM的目标幻灯片。直到看到消融点顺序删除ND滤镜。与铁路的镜子，调整消融现场图像的中心。您将要添加一个ND滤镜有房精细增加半波片的激光功率<1微米消融当场。在0.2微米/像素或更低，微调消融现场图像的中心位置（256,256 512×512的图像）的图像。 检查的重点和激光束轴线深度。焦点上下1-2微米和检查消融的地位和消融光斑大小。如果激光束的轴向对齐消融点不会移动。无条件的激光束将分布在几个微米功率（约3-5微米，从顶部底部的重点）。 2。新增镜片扩大激光束来填补目标回光圈和调整收敛控制的重点该系统采用双伽利略扩束扩大的激光束，填补了客观的回光圈（10毫米）。山运营商的4个镜头，将它们附加到铁路（L1f1 + L2f2和L3f1'+ L4f2'）。调整位置，使所有的镜头都在同一光轴和完全正交的激光束（图2）。 打开激光和调整，以最小的功率和连续模式。粗略调整，通过每一个镜头使用的纸张看到激光束束对准显微镜聚光光束传输。关闭快门的激光。 从一个侧面显微镜取出夹子和幻灯片在显微镜的激光束路径。打开激光和消除安全快门。 罚款的镜头和激光束的对齐方式可以扩大激光束通过查看附近的墙壁上。梁应扩大和合同对称勒NSES是感动。调整的最后两个运动学安装镜子对准梁（图3）。 对齐和扩束配置文件应该是圆形的，亮度均匀（图3）。与华盛顿邮报“的大小和均匀的光束可以被视为在估计目标回光圈位置的注意。 梁应调整到无限远光学系统的收敛为零。收敛可估计注意到如何光束大小的变化，移动后的注意镜片更远。关闭激光和从事机械快门。 在显微镜幻灯片回的激光束，使用固定夹具定义正确的对齐路径。显微镜自由更换夹具，但不要拧紧。 打开激光和消除安全快门。客观炮塔旋转到打开位置。放置后，它在舞台上看到。您应该会看到激光束透射光b为中心的扩大和统一从冷凝器EAM（图4）。您可能需要中心的IT松动显微镜夹，小心轻推显微镜。 搞的安全快门，并设置激光触发模式。旋转60X目标到位，形象的目标幻灯片上的表面划伤。 删除的安全快门，触发激光消融和激光功率调整为最低消融点。消融当场应该是圆形的，并在图像的中心5-10微米。 中心与消融当场罚款运动学安装的铁路镜调整。您将需要反复调整导轨安装和顶部潜望镜镜都中心的消融点，并保持均匀的光束轮廓。 评估将焦点移动系统上下在1微米的步骤和触发激光消融，激光的Z焦点。扩大，对齐和收敛的调整梁应最大限度地消融在图像的焦点，弱或没有在所有1微米的ABOVE或以下重点（图5）。 调整移动镜头伽利略望远镜（图）L3 ž扩束的焦点。 3。激光干切断和轴突再生的时间推移显微镜微波10％琼脂糖（RPI的分子生物学级平等就业机会0.1 A20090）在平衡盐，直到完全融化。设置一个热点板块在使用过程中保持它融化，用于安装。 一滴熔化的琼脂糖置于载玻片上，并与另一载玻片成约200微米厚（间隔使用的时间磁带上相邻的幻灯片单层）垫夷为平地。 标记第一个“Sharpie”是用来切出一个穿制服的直径为13mm的圆形垫。 麻醉（1ul蝇蕈醇20MM）和微球（克里斯芳日元，个人通讯）（1ul 2.65％聚苯乙烯水在0.1微米）被添加到3-5蠕虫面向垫的中心，所以他们就躺在他们的左右两侧。适用于玻璃盖玻片，然后VaselINE是用来密封盖玻片，防止样品蒸发（图6）。 烧蚀激光对准十字线，如上所述，在每届会议开始。从事激光安全快门。 拆下激光对准目标与一个合适的目标神经元荧光标记和图像安装成虫。图片轴突类似的放大倍率（0.2微米/像素或更高的放大倍率）和下十字线（图7）的位置。 打开激光安全快门触发而成像的消融激光。评估后触发激光的轴突和慢慢增加激光功率，直到被切断的轴突。您将需要约10倍以上的激光功率削减比轴突形成一个对准目标幻灯片（约1uJ / ns脉冲）的消融现场。我们通常会削减100个脉冲，在2.5 kHz和功率设置约0.27mW（标本相干FieldMaxII在2500赫兹功率计和激光连续平均功率测量）。消融激光功率设置将在以后的实验中（图7）切割轴突一致。 一个成功切断的轴突会显示没有休息约0.5-1微米的亮度在两个切端（图7）的损失。大量的亮度或相当大的差距（2-10微米）的损失往往意味着超出了由空化泡的轴突广泛的破坏。近端和远端的轴突会分开，形成回缩灯泡在接下来的30分钟（图8和电影）。 您的显微镜阶段平衡时间的推移录制开始前30分钟你安装的蠕虫病毒。这将最大限度地减少由于温度差异和琼脂糖凝胶收缩的漂移。 使用与您的系统相关的图像处理软件）定时成像参数。我们通常形象10-20 Ž步骤0.1-0.2微米/像素（1um/step）使用增益，针孔，扫描速度和成像激光功率设置，最大限度地减少曝光，同时提供所需的空间分辨率。采样间隔是典型的LY 1-5分钟，超过15小时，取决于所需的时间分辨率（图8和电影）。 时间推移图像数据转换成使用NIS元素或ImageJ的电影。 4。代表性的成果： 激光干切断，使用这个系统是一个可靠的和日常。如图7所示的结果，是典型的。定时成像轴突再生是非常强大，使用该协议。我们经常剪切和图像5轴突在5个不同的蠕虫使用机动阶段在一个幻灯片。唯一的限制是需要收集每个轴突，例如图像，如果需要20秒收集轴突堆栈，然后在大多数情况下，您可以品尝9轴突（9栈）如果你是每180秒采样时间。在图8和图9所示的例子是一个很好的代表的结果。约10％的实验，给这个质量的结果。其余实验提供良好的数据再生的表型，但美观unappealING因为小抖动的蠕虫病毒，一般固定5-8小时后开始运动。 图1激光烧蚀系统。 532 nm的Nd：YAG激光器安装在立管板，将其带到其他组件的高度和螺栓的面包板。 （光隔离器是可选的，可能不需要）。格兰 – 汤普森偏光镜和半波片是用于精确控制激光功率。他们精心校准的旋转支架。小心设置束转储。角镜引导激光束，以较低的潜望镜镜。上潜望镜镜的光束定向铁路镜。这条铁路是安装在两个杆支持的平台。双伽利略镜头连接到滑轨支架。注意补充的中间模块专用激光消融。该系统可以去除光隔离更加紧凑Tor和角落的镜子，和重新定位，格兰 – 汤普森激光偏光器和半波片的实验电路板的背面边缘。 图2双伽利略调节镜头是用来扩大300 UM TEMoo激光束零衔接统一的10毫米大小。实验室插孔定位下的铁路平台之一。这有助于调整轨道高度在对齐步骤。粗略地调整，由安装在L1镜头铁路和使用冷凝器束作为定位导向的轨道高度。调整轨道，使冷凝器束的镜头在铁路两端的中心对齐。这将确保铁路平行光轴显微镜。您可能需要先调整显微镜相匹配的铁路光轴。使用夹子修复显微镜的位置（见图1）。删除第发送轨安装镜头。现在排列在铁路两端的中心冷凝器束激光束。在光束路径的文件，是一种方便的方法，同时看到两束。使用顶部的潜望镜镜对准激光束的聚光光束的轨道式镜。使用导轨安装镜对准铁路的尽头（最接近显微镜）冷凝器束激光束。现在安装所有四个镜头，图中所示的轨道。铁路的长度，焦距的镜头，和镜头的安排会有所不同取决于你的显微镜和物理设立。关键参数的激光束的直径和所选择的目标回光圈的大小。无限远光学系统将集中一个完全平行的激光束（零趋同）。 L1和L2之间的距离应在镜片的总和，焦距，F1 + F2，L3和L4之间的距离应相应F1“+ F2”。日之间的距离E双伽利略对并不重要。 L3的位置可微调控制射束会聚<1毫米调整将需要调整激光图像的焦点的焦点。请务必从中间模块可能在光束路径（或知道他们做什么，并相应地调整你的系统）中删除所有的镜头，过滤器，孔径等。 图3通过双伽利略镜头对准激光束。删除显微镜夹，以便从一个侧面显微镜显微镜可移动的光束路径，但其余的夹子将允许在显微镜精确的重新定位。认为激光安全。确保格兰 – 汤普森偏光镜激光功率调整到最低限度。打开激光，查看墙壁上的激光束模式。您可能会发现贴在墙上的一纸，有助于查看激光现场。系统地调整镜头位置，以获得为他们做什么束的大小和外观的感觉。您应该看到的东西，看起来像面板，激烈的地方是偏心调光器配置文件位于。使用轨道式镜面板B.现在使用顶部的潜望镜所示调整激烈的现货中心安装镜子给一个统一的外围轮廓。如果一切都是正确对齐的，你现在应该找到那动人的镜头，使光束对称扩张和收缩。将镜头回到起始位置如图2所示。现在拦截在距离目标回光圈的光束。它应该是圆形的，至少大到足以填补你的背部光圈，一个统一的亮度。这是确定的，如果是较大的，只要你有足够的激光功率为您的消融。评价比较客观回光圈和墙壁的距离光束直径的衔接。光束直径应零收敛束相同。比例尺为10mm。 图4扩展的激光束对准冷凝器束。快门的激光和显微镜移动到对齐停止使用夹具的激光束的路径。打开，对齐和重点使用的目镜一个客观的镜头。 胶带纸，以防止任何人观看反映强烈的激光灯的聚光光束。客观炮塔旋转到打开位置。在舞台上放置一张纸堵塞冷凝器束。打开连续模式的激光和删除机械安全快门。您应该看到一些激光光显微镜虽然。松开显微镜夹，轻轻微调，以配合冷凝器束激光束显微镜。激光束应该是圆形的和均匀的亮度。有时是有用的佐剂ST的轨道式镜头。你应该能扩张和收缩的激光束均匀如果对齐是正确的。您可以中心的签约最低中心的聚光光束激光束与导轨安装镜像，然后扩大到所需的大小。一旦你调整与轨道镜承包梁的位置，您将需要调整的顶部安装的潜望镜镜，保持扩束的亮度均匀。如果你不能得到一个圆中心的激光束，那么你将需要通过早期的对齐步骤。 图5中心的消融点，并调整为最佳聚焦的激光束收敛。关闭快门的激光。删除的文件和挂载镜像的目标幻灯片（你也可以使用在盖玻片作为目标2记号笔墨水）。与60的镜像表面上的图像划痕X 1.4na石油镜头）现在的形象与焦或CCD表面。 别看通过的镜片，而激光。打开和unshutter激光。设置激光触发模式，功耗最低，和100 Hz。约10个脉冲触发。您应该看到一个中心的观点，在10微米直径1-5微米的消融当场。如果您没有看到消融点，你可以增加激光功率在5-10％的步骤。一旦你确定消融点，中心视野。如果观看512×512的图像，把256，256坐标十字线。如果调整激光光斑中心，然后它会不会改变与缩放的位置。使用导轨安装镜子的中心十字线移动消融当场。重新评估删除在上面的图4描述的客观梁的激光束的均匀性。调整与前潜望镜装镜的光束均匀。重复评价消融当场表态。这是一个迭代process，应反复进行，直到消融点为中心，扩束均匀。如果做得正确消融当场将圆在图中的焦点消融当场看到。接下来，评估在Z轴方向的激光束的焦点。触发激光生产中心约1微米的消融当场。现在移动约5微米的幻灯片，横向和重点目标幻灯片表面以下1 UM。触发，使用相同的激光设置作为您首次消融当场使用激光。聚焦后1微米以上的目标幻灯片表面的重复。如果激光束聚焦到图像的焦点，那么你应该看到这个数字表明，类似的模式。最大的消融当场应该对应于图像的焦点和消融点的上方和下方的重点应该得到较小的对称。调整镜头L3调整焦平面。从显微镜移动镜头L3的距离将梁收敛和消融点靠拢的目标。小<1毫米调整将需要近的焦点。您现在准备削减轴突。比例尺为1微米。 图6安装蠕虫激光干切断和时间推移成像。琼脂糖10％的生理盐水中加热至完全融化。一小滴被放置在玻璃显微镜幻灯片，然后用另一张幻灯片夷为平地，形成一个平垫。垫的厚度是由磁带上的两个相邻的幻灯片。垫是可以设置为1分钟左右，然后是分开的幻灯片。一个“Sharpie”的顶部是用来作为一个俗套，形成一个统一的大小约13毫米垫。 1 UL 10MM蝇蕈醇微球和1个UL垫中心（颜芳的个人通讯）。蠕虫被添加到2 UL下降，面向前把玻璃上的盖玻片。凡士林，然后从注射器（20-25 GA。针）盖玻片密封的边缘应用。 <pCLASS =“jove_content”> 图7激光线虫干切断的典型结果。你可以看到完整的轴突在不久之前和之后激光干切断。差距是正常约0.5 – 1um的。 B显示不破坏附近的轴突，相距约1微米的激光之一轴突干切断。激光设置为10％左右的功率（0.3毫瓦平均在2500赫兹），100个脉冲。比例尺为5微米。 图8。典型的野生型L4再生。这是一个时间序列，显示消融和时间推移轴突再生的录音。激光干切断后不久，在0分钟，你可以看到回缩球。 138分钟回缩球拉回最远的程度，现在开始改建。零星的细胞膜突起（mircospikes或丝状伪足）可以看出，沿着轴突的轴（箭头138和324）。 “正确的残端形成良好的紧凑型生长锥延伸，在360分钟。在414分钟延长两个树桩的生长锥。最初的胚胎样生长锥成为营养不良，因为他们延长朝着背神经索（414，519和597分钟）。营养不良性生长锥摊位背神经索（960分钟）。箭头指出近端残端和生长锥。箭头指出沿近端轴突的轴膜突起。比例尺20um。 电影1。野生型轴突再生的影片。这部电影随之而来，如图8所示的时间点。蠕虫安装中所述的协议和轴突成像约10小时，每三分钟。 ž栈（20 × 1微米）在每个时间点采取了最大的投影算法（NIS元素）合并成单一的图像。点击这里观看电影 。