Nonlinear techniques in polarization based high resolution microscopy for selected biomedical samples

Abstract

High spatial resolution techniques, able to obtain fast images of structural changes in real time under label-free conditions, are required to understanding in vivo processes. Polarization sensitive second harmonic generation (PSHG) microscopy is a non invasive optical technique capable of quantifying molecular conformational changes occuring below the diffraction limit. Moreover, polarized fluorescence microscopy is a powerful tool in medical testing. These techniques are based on the intensity and fluorescence signal dependence on the the polarization of the excitation source, respectively. Moreover, super-resolution microscopy has a huge significance in nanoscale imaging of molecular assemblies in biological media. In this report, we perform a characterization of water and oil immersion microscope objectives with the aim to go deeper in our samples. In addition, we studied the fluorescence signal dependence on the polarization excitation beam by means of a conventional PSHG microscope setup.

Tècnicas de alta resolución espacial, que son capaces de obtener imágenes rápidamente de cambios estructurales a tiempo real y sin necesidad de marcar las muestras, son necesarias para entender los procesos in vivo. La microscopia basada en la dependencia de la polarización de la señal producida por la generación del segundo harmonico, es una técnica óptica no invasiva capaz de cuantificar molecularmente cambios configuracionales que tienen lugar por debajo del límite de difración. Además, la microscopia basada en la dependencia de la fluorescencia en función de la polarización es una herramienta importante en medicina. Estas técnicas se basan en la dependencia de la señal de intensidad y fluorescencia respecto de la polarización de la fuente de luz de excitación, respectivamente. También, la microscopia de super-resolución tiene una gran relevancia en la obtención de imágenes a nano escala de conjuntons moleculares en medios biológicos. En este trabajo, realizamos una caracterización de objetivos de inmersión de agua y aceite con el objetivo de profundizar en las muestras. Finalmente, estudiamos la dependencia de la señal de fluorescencia en función de la polarización del haz de excitación a partir del montaje convencional de un microscopio de PSHG.

Tècniques d'alta resolució espacial, que són capaces d'obtenir imatges ràpidament de canvis estructural en temps real i sense la necessitat de marcar les mostres, són necessaries per entendre els processos in vivo. La microscopia basada en la dependencia de la polarizatció del senyal produït per la generació del segon harmònic, és una tècnica optica no invasiva capaç de quantificar molecularment canvis configuracional que tenen lloc per sota del limit de difracció. A més a més, la microscopia basada en la dependencia de la fluorescencia en funció de la polarització és una important eina en medicina. Aquestes tècniques es basen en dependencia del senyal de intensitat i fluorescencia respecte de la polarització de la font de llum d'excitació, respectivament. També, la microscopia de super-resolució té una gran rellevancia en la obtenció d'imatges a nano escala de conjunts moleculars en medis biològics. En aquest treball, realitzem una caracterització d'objectius d'inmersió d'aigua i oli amb l'objectiu d'aprofunditzar en les mostres. Per acabar, estudiem la dependencia del senyal de fluorescencia en funció de la polarització del feix d'excitació a partir del montatge convencional d'un microscopi per a PSHG.