El seguimiento de una sola partícula ( SPT ) es la observación del movimiento de partículas individuales dentro de un medio. La serie temporal de coordenadas, que puede tener dos dimensiones ( x , y ) o tres dimensiones ( x , y , z ), se denomina trayectoria . La trayectoria se analiza típicamente utilizando métodos estadísticos para extraer información sobre la dinámica subyacente de la partícula. [1] [2] [3]Esta dinámica puede revelar información sobre el tipo de transporte que se está observando (por ejemplo, térmico o activo), el medio donde se mueve la partícula y las interacciones con otras partículas. En el caso de movimiento aleatorio, el análisis de trayectoria se puede utilizar para medir el coeficiente de difusión .
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Aplicaciones
En las ciencias de la vida, el seguimiento de una sola partícula se utiliza ampliamente para cuantificar la dinámica de moléculas / proteínas en células vivas (de bacterias, levaduras, células de mamíferos y embriones de Drosophila vivos ). [4] [5] [6] [7] Se ha utilizado ampliamente para estudiar la dinámica de los factores de transcripción en células vivas. [8] [9] [10] Además, las partículas exógenas se emplean como sondas para evaluar las propiedades mecánicas del medio, una técnica conocida como microrreología pasiva . [11] Esta técnica se ha aplicado para investigar el movimiento de lípidos y proteínas dentro de las membranas, [12] [13] moléculas en el núcleo [14] y el citoplasma, [15] orgánulos y moléculas allí, [16] gránulos de lípidos, [ 17] [18] [19] vesículas y partículas introducidas en el citoplasma o el núcleo. Además, el seguimiento de una sola partícula se ha utilizado ampliamente en el estudio de bicapas lipídicas reconstituidas, [20] difusión intermitente entre fases 3D y 2D (p. Ej., Una membrana) [21] o 1D (p. Ej., Un polímero de ADN), y fases sintéticas redes de actina enredadas. [22] [23]
Métodos
El tipo más común de partículas utilizadas en el seguimiento de partículas individuales se basa en dispersores , como perlas de poliestireno o nanopartículas de oro que se pueden rastrear mediante iluminación de campo brillante o partículas fluorescentes . Para las etiquetas fluorescentes , existen muchas opciones diferentes con sus propias ventajas y desventajas, que incluyen puntos cuánticos , proteínas fluorescentes , fluoróforos orgánicos y tintes de cianina.
En un nivel fundamental, una vez que se obtienen las imágenes, el seguimiento de una sola partícula es un proceso de dos pasos. Primero se detectan las partículas y luego se conectan las diferentes partículas localizadas para obtener trayectorias individuales.
Además de realizar el seguimiento de partículas en 2D, existen varias modalidades de imágenes para el seguimiento de partículas en 3D, incluida la microscopía plana multifocal , [24] microscopía de función de dispersión de punto de doble hélice, [25] e introducción de astigmatismo a través de una lente cilíndrica u óptica adaptativa.
Difusión browniana
Ver también
Referencias
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enlaces externos
- TrackMate
- U-Track
- Método PSF de doble hélice (Andor)
- Ejemplos de trayectorias de partículas individuales simuladas o experimentales