Mikroskop fluorescence adalah alat yang penting dalam bidang ilmu hayati dan penelitian medis yang memungkinkan ilmuwan untuk mengamati dan menganalisis sampel biologis dengan tingkat detail yang tinggi. 

Prinsip dasar mikroskop fluoresensi melibatkan penggunaan sifat fluoresensi bahan-bahan biologis, di mana mereka dapat menyerap cahaya pada satu panjang gelombang dan kemudian memancarkannya kembali pada panjang gelombang yang berbeda. 

Pengertian Mikroskop Fluorescence

Fluorescence adalah fenomena di mana zat tertentu menyerap cahaya dan memancarkan kembali cahaya dengan warna yang berbeda. Ketika zat ini mendapatkan cahaya, “semangat”nya naik dan kemudian “bercerita” dengan cara memancarkan cahaya lain. 

Mikroskop fluoresensi adalah jenis mikroskop optik yang menggunakan prinsip fluoresensi untuk memvisualisasikan dan menganalisis sampel biologis atau bahan lainnya. Prinsip dasar dari mikroskop ini melibatkan pemanfaatan sifat fluoresensi bahan-bahan yang dapat menyerap cahaya pada satu panjang gelombang (biasanya cahaya ultraviolet) dan kemudian memancarkan kembali cahaya tersebut pada panjang gelombang yang lebih panjang, biasanya tampak oleh mata manusia.

Komponen Mikroskop Flourescence

Mikroskop fluoresensi terdiri dari beberapa komponen penting yang bekerja secara bersama-sama untuk menghasilkan gambaran fluoresensi yang jelas dan terperinci dari sampel biologis. Setiap komponen memiliki peran khusus dalam mengarahkan cahaya eksitasi, memfilter cahaya fluoresensi, dan membentuk gambar yang diamati. 

Dalam subtopik ini, kita akan menjelajahi komponen-komponen utama mikroskop fluoresensi dan peran mereka dalam menciptakan citra fluoresensi yang berkualitas. Dengan memahami komponen-komponen ini, kita dapat memperoleh wawasan yang lebih baik tentang bagaimana mikroskop fluoresensi bekerja dan mengapa ini menjadi alat yang sangat berharga dalam penelitian biologis dan ilmu hayati.

1. Flourophore

Fluorofor atau pewarna fluoresen merupakan senyawa kimia yang memiliki kemampuan khusus untuk memancarkan cahaya ketika terkena cahaya eksitasi. Umumnya, fluorofor mengandung gugus aromatik atau molekul yang memiliki banyak ikatan dalam struktur mereka.

Pewarna fluoresen ini sangat bermanfaat dalam penelitian biologi karena bisa digunakan untuk “mewarnai” atau menandai bagian-bagian penting dalam sel atau molekul. Misalnya, ada pewarna yang bisa mewarnai DNA, sehingga kita bisa melihat di mana letaknya dalam sel. Ada juga pewarna yang membantu kita melihat serat-serat protein dalam sel.

Contoh penerapan fluorofor ini termasuk dalam pewarnaan asam nukleat seperti DAPI dan Hoechst, yang digunakan untuk mewarnai DNA dalam sel. Selain itu, ada juga senyawa seperti phalloidin yang digunakan untuk menodai serat aktin dalam sel mamalia.

2. Sumber Cahaya

Mikroskop fluoresensi menggunakan empat jenis sumber cahaya utama, yaitu lampu busur xenon, lampu uap merkuri dengan filter eksitasi, laser, dan LED daya tinggi.

Laser biasanya digunakan dalam teknik mikroskop fluorescence yang lebih kompleks. Sementara itu, untuk mikroskop fluoresensi dengan bidang lebar, biasanya digunakan lampu busur xenon, lampu uap merkuri, dan LED dengan filter eksitasi dichroic.

3. Filter Eksitasi

Exciter atau disebut juga sebagai filter eksitasi adalah jenis filter yang memiliki ciri khusus berupa selebaran panjang gelombang tertentu yang hanya membiarkan cahaya yang bisa diserap oleh fluorofor. Dengan begitu, filter ini mengurangi gangguan dari sumber fluoresensi lainnya dan juga menghalangi cahaya eksitasi yang tidak diperlukan pada pita emisi fluoresensi.

Filter Eksitasi  seperti penjaga pintu yang hanya membiarkan cahaya dengan warna tertentu masuk. Filter ini memungkinkan cahaya eksitasi yang tepat untuk sampai ke fluorofor, yaitu cahaya yang bisa “mengaktifkan” pewarna fluoresen. Sementara itu, filter ini juga menghalangi cahaya lain yang tidak dibutuhkan agar tidak mengganggu saat kita melihat cahaya fluoresensi yang berasal dari sampel. Jadi, filter eksitasi ini sangat membantu agar kita dapat melihat fluoresensi dari pewarna yang tepat dengan lebih jelas dan terang.

4. Cermin Dichroic

Filter dichroic atau filter film tipis adalah jenis filter warna yang sangat presisi dan digunakan untuk membiarkan cahaya dalam rentang warna tertentu lewat sementara memantulkan cahaya dengan warna lainnya. Filter ini bekerja seperti penyortir cahaya yang sangat pintar, membiarkan hanya warna-warna tertentu yang diinginkan melalui sementara menyaring atau memantulkan warna-warna lain yang tidak diinginkan.

Filter dichroic atau filter film tipis itu seperti penyaring cahaya yang cerdas. Filter ini bisa membiarkan warna-warna tertentu lewat dan memantulkan warna-warna lainnya. Jadi, filter ini membantu kita memisahkan cahaya menjadi warna-warna yang berbeda, sehingga kita bisa melihat hanya warna-warna yang kita inginkan dan menyaring warna-warna yang tidak diperlukan. Filter ini sangat akurat dalam melakukan tugasnya, membuatnya sangat berguna dalam berbagai aplikasi, termasuk dalam mikroskop fluoresensi.

5. Filter Emisi

Filter emisi, juga disebut filter emitor, adalah filter khusus yang hanya mengizinkan cahaya yang dihasilkan oleh fluorofor untuk lewat, sementara menghentikan cahaya lain yang tidak di butuhkan, terutama cahaya yang digunakan untuk menyala atau “menghidupkan” fluorofor.

Filter ini membantu membuat latar belakang citra menjadi lebih gelap dengan cara menghalangi cahaya eksitasi yang tidak diinginkan, seperti sinar ultraviolet dan inframerah. Dengan begitu, citra fluoresensi yang kita amati menjadi lebih jelas dan mudah dipahami, tanpa gangguan dari cahaya yang tidak relevan atau mengganggu.

Prinsip Kerja Mikroskop Fluorescence

Mikroskop fluoresensi bekerja dengan cara “mewarnai” komponen dan struktur dalam sampel menggunakan zat pewarna khusus. Sebagian besar komponen seluler tidak berwarna secara alami, sehingga sulit untuk membedakan mereka satu sama lain.

Dalam proses ini, kita menggunakan fluorofor atau molekul pewarna fluoresen yang dipancarkan oleh cahaya gelombang pendek atau sinar elektromagnetik. Cahaya yang dipancarkan memiliki panjang gelombang yang lebih panjang daripada cahaya yang datang.

Biasanya, interval waktu antara cahaya disinar dan cahaya dipancarkan sangat singkat dan bisa diabaikan. Cahaya yang dipancarkan kemudian dipisahkan dari cahaya yang datang, sehingga kita tahu dengan pasti di mana fluorofor berada. Gambar sampel dihasilkan berdasarkan cahaya yang dipancarkan, bukan cahaya asli yang datang dari sumber cahaya.

Dengan cara ini, mikroskop fluoresensi memungkinkan kita untuk melihat komponen dan struktur dalam sampel dengan lebih jelas dan terperinci. Teknologi ini sangat bermanfaat dalam penelitian ilmiah dan memungkinkan ilmuwan untuk memahami lebih dalam tentang dunia mikroskopis dengan lebih baik.

Cara Kerja Mikroskop Fluorescence

Untuk memahami bagaimana mikroskop ini bekerja, penting untuk melihat prinsip dasar yang melibatkan pemanfaatan sifat fluoresensi dari zat pewarna khusus. Dalam subtopik ini, kita akan menjelajahi secara lebih rinci cara kerja mikroskop fluoresensi, mulai dari eksitasi sampel dengan cahaya yang tepat, pemisahan cahaya fluoresensi dari cahaya eksitasi, hingga pembentukan citra yang jelas dan terperinci. 

Pemahaman yang lebih baik mengenai cara kerja mikroskop fluoresenscence, akan dapat  untuk kita lebih bisa menghargai peran pentingnya dalam penelitian ilmiah dan bagaimana teknologi ini memungkinkan pengamatan yang mendalam terhadap dunia mikroskopis.

1. Cahaya Pengaktifan

Sampel biologis diterangi menggunakan cahaya khusus yang tidak daoat dilihat menggunakan mata manusia, seperti cahaya biru terang atau ultraviolet. Cahaya ini digunakan untuk “menghidupkan” zat pewarna khusus yang ada dalam sampel, yang disebut fluorofor.

2. Cahaya Berpendar

Setelah cahaya eksitasi mengenai fluorofor, zat pewarna ini “bersinar” atau memancarkan cahaya kembali dengan warna yang berbeda. Cahaya ini disebut fluorescence.

3. Memisahkan Cahaya

Alat-alat khusus dalam mikroskop, seperti filter dichroic dan filter emisi, bekerja untuk memisahkan cahaya fluoresensi dari cahaya eksitasi. Mereka membantu menghilangkan cahaya eksitasi yang tidak diinginkan dan hanya membiarkan cahaya fluoresensi lewat.

4. Menciptakan Citra

Cahaya fluoresensi yang sudah dipisahkan kemudian dideteksi oleh kamera atau alat lainnya. Sinyal fluoresensi diubah menjadi gambar atau citra yang bisa kita lihat dengan mata kita atau diolah dengan bantuan perangkat lunak khusus.

Dengan cara kerja ini, mikroskop fluoresensi memungkinkan kita melihat sampel biologis dengan lebih jelas dan detail. Teknologi ini sangat berguna dalam penelitian ilmiah dan bidang medis untuk memahami lebih baik tentang sel, protein, dan berbagai komponen penting dalam organisme hidup.