No de mi az a spektrum? Hát a szívárvány színei és azon túl. Mint azt James Clark Maxwell felismerte a fény elektronmágneses sugárzás. Az elektronmágneses sugárzásnak sok fajtája van. Mindegyik fajtáját jellemzi, hogy mekkora energiát hordoznak az őt közvetítő részecskék a fotonok. Ez meghatározza azt is, hogy az adott elektromágneses sugárzásnak mekkora a hullámhossza. Minél nagyobb az energia, annál rövidebb a hullámhossz. A rádióhullámok hordozzák a legkisebb energiájú fotonokat, ezért ezek hullámhossza a legnagyobb: a kilométertől a milliméterig terjed. A legenergikusabb rádióhullámok a mikrohullámok után a távoli infravörös és infravörös sugárzás következik µm-es hullámhosszal. Ezután következik a látható fény hullámhossza, mely a 800 nmes (nanométer a méter egy milliárdod része) vörös fénytől a 400nmes ibolyáig terjed. Ezen TÚL van az ibolyán-túli sugárzás az UV, melynek hullámhossza 400nm alatt van és azért károsíthatja szemünket, bőrünket, mert sok energiát hordoz. A legkeményebb UV után a Röntgen sugárzás, majd a gamma és a kozmikus sugárzások következnek. Ezek már olyan energikusak, hogy ionizáló sugárzásoknak hívjuk őket és tartani kell tőlük, mert DNS károsodást és ezért sejthalált, illetve rákot okozó mutációkat keltenek.
Visszatérve, mi itt most a látható fénytartománnyal, illetve a közeli UV és közeli infravörös (IR) tartománnyal fogunk dolgozni.

De miért fontos a fluoreszcencia jelensége számunkra? Számos okból. A legfontosabb, hogy a klasszikus fénymikroszkópiában a mintánkat elárasztjuk fénnyel melyet a festékek elnyelnek, árnyékot vetnek. Mivel az optikai rendszer sosem tökéletes, mert a lencserendszer, de még inkább a biológiai minta jelentősen szórja a fényt, a fénymikroszkópban keletkező szórt fény igen lerontja a képminőséget, és ezáltal csökkenti a festés érzékenységét, valamint kontrasztját. Amennyiben az antitest-szendvicsre a fényelnyelő festékek és ilyen festékeket termelő enzimek helyett fluoreszcens festéket kötünk, abból számos előnyünk származik.
 

De hogy ezt kiaknázhassuk speciális mikroszkópra, fluoreszcens mikroszkópra van szükségünk. A fluoreszcens mikroszkóp egy nagyon keskeny hullámhossztartományba szorított gerjesztőfényt használ a megvilágításra, melyet megfelelő szűrőket használva megakadályoz abban, hogy a megfigyelő szemébe vagy manapság ennél sokkal érzékenyebb CCD kamerákba jusson. Ezt a gerjesztő fényt a megfelelő helyre horgonyzott fluoreszcens molekulák elnyelik és alacsonyabb hullámhosszon (más színben) kibocsájtják. A mikroszkóp a megfigyelő irányába csak a molekulák által kibocsájtott fényt engedi át, így a sötét háttér előtt erősen világít, amit keresünk. Gondoljuk végig mit könnyebb észrevenni, a napos égen magasan repülő madarat, vagy egy a sötét erdőben egy ugyanolyan távol világító lámpát? Ily módon a szórt gerjesztő fény zavaró hatása eltűnik.

Eddig tehát, fluoreszcens festéket használva jelentősen növeltük az érzékenységet és képminőséget. A következő nagy lépést az teszi lehetővé, hogy a vegyészeknek a fluoreszcens festékek hatalmas repertoárját sikerült előállítaniuk. A gerjesztő és kibocsájtott fény spektrumát széles határok között lehet tologatni, azaz elérhető, hogy számos nem átfedő színű fényt kibocsájtó molekulát használjunk egyszerre.

Míg a klasszikus immuncitokémiával egyszerre maximum két anyag előfordulását lehetett vizsgálni, addig immunfluoreszcens festésekkel rutinszerű 4 vagy esetleg több anyag eloszlásának vizsgálata. Ez meghatványozza a kapcsolatrendszerek felderítésének lehetőségét és a sejtek működésében fontos molekulák térbeli azonosítását. Például az egyik festék megjeleníti az idegsejtek magját, két másik egy-egy sejtcsoportot, egy harmadik festékkel pedig a sejtek közötti szinapszisokban található anyagokat megjelölve meg tudjuk mutatni, hogy a két sejt alkot-e kapcsolatot egymással.

A fluoreszcens mikroszkópok használatában a következő lépésére akkor került sor, amikor a molekuláris biológusok medúzákból izolált fluoreszkáló fehérje géneket kezdtek el egerekbe építeni. Ily módon elérhető, hogy különböző sejtcsoportok más színű fehérjéket fejezzenek ki és így már immunfestésre sincs szükség ahhoz, hogy sejttípusokat és azok kapcsolódási rendszerét azonosítsuk. Az is megoldható, hogy a sejtek csak akkor világítsanak, ha bizonyos gének bekapcsolnak. Ezzel az embrionális fejlődés lépései is tanulmányozhatók. Nem csoda, hogy a GFP (green fluoreszcent protein, azaz zölden fluoreszkáló fehérje) felfedezéséért és az ezen alapuló mérési módszerek kidolgozásáért Osamu Shimomura, Martin Chalfie és Roger Y. Tsien munkásságát 2008-ban kémiai Nobel díjjal jutalmazták. Ha például 3 elérő színű fehérjét véletlen mennyiségben fejeznek ki a sejtek, akkor minden egyes sejt a szivárvány más színében világít. Ez adja a BRAINBOW (agyszivárvány) technika csodálatos képeit.

És mikroszkópból van még jópár féle! Te mire használnál amit itt tanultál?