เว็บสล็อต , สล็อตแตกง่าย สถานะของสิ่งมีชีวิตที่มีพลังนำไปสู่พฤติกรรมพลวัตของโมเลกุลชีวโมเลกุลขนาดนาโนเมตรที่มีปฏิสัมพันธ์กันหลายพันล้านตัว และรูปแบบเชิงพื้นที่และเวลาที่เกิดจากพฤติกรรมส่วนรวมนี้ก่อให้เกิดฟังก์ชันการทำงานของเซลล์ที่แสดงให้เห็นในระดับไมโครเมตร ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีการถ่ายภาพช่วยให้เราสามารถจับภาพไดนามิกของโมเลกุลชีวภาพที่สร้างรูปแบบ
โดยใช้หัววัดเรืองแสงเพื่อให้ได้ความละเอียดเชิงพื้นที่
และเวลาที่น่าทึ่ง ตัวอย่างเช่น กล้องจุลทรรศน์เรืองแสงสามารถแก้ไขรูปแบบลงไปถึงระดับนาโนได้โดยใช้เทคนิคต่างๆ เช่น กล้องจุลทรรศน์โลคัลไลเซชันแบบโมเลกุลเดี่ยว นาโนสโคปที่มีโฟตอนฟลักซ์น้อยที่สุดและนาโนสโคปที่ปล่อยสารกระตุ้น จำนวนโฟตอนที่รวบรวมได้ทั้งหมดเป็นตัวกำหนดอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนและความละเอียดเชิงพื้นที่หรือสเปกโตรสโกปีที่ทำได้ โฟตอนฟลักซ์ที่ได้รับสูงสุดจากโพรบออปติคัลจึงตั้งค่าขีดจำกัดล่างของเวลาที่จำเป็นในการรวบรวมโฟตอนให้เพียงพอเพื่อให้ได้ความละเอียดเฉพาะ อย่างไรก็ตาม
ในช่วงเวลาการรวบรวมโฟตอนนี้ การเคลื่อนที่แบบพาสซีฟหรือแอคทีฟของโมเลกุลส่งผลให้เกิดการเบลอ ซึ่งจะเป็นการจำกัดความละเอียดของโครงสร้างเรืองแสง ขีดจำกัดพื้นฐานนี้กำหนดโดยคุณสมบัติเชิงแสงของฟลูออโรฟอร์ ซึ่งไม่สามารถเอาชนะได้ด้วยเครื่องตรวจจับที่ดีกว่าหรือการให้แสงสว่างที่แรงกว่า
ปัญหาอีกประการหนึ่งคือปฏิกิริยาของแสงกับหลอดฟลูออเรสเซนต์ทำให้เกิดอนุมูลอิสระ ซึ่งไม่เพียงแต่ทำลายกระบวนการระดับโมเลกุลและฆ่าเซลล์ในท้ายที่สุด แต่ยังทำลายโมเลกุลเรืองแสงด้วย ซึ่งจำกัดจำนวนโฟตอนที่สามารถรวบรวมได้
วิธีหนึ่งในการเอาชนะความพร่ามัวของการเคลื่อนไหว
คือการจับพลวัตของกระบวนการทางชีวโมเลกุล ซึ่งช่วยให้มีเวลารวบรวมโฟตอน โดยหลักการแล้วสามารถทำได้โดยการตรึงเซลล์ทางเคมี อย่างไรก็ตาม กระบวนการตรึงทางเคมีที่เปลี่ยนตัวอย่างโดยการเชื่อมขวางหรือการเปลี่ยนสภาพจะใช้เวลานานและทำให้รูปแบบการดำรงชีวิตสลายไปในสถานะที่ตายแล้ว ดังนั้นจึงไม่สามารถจับภาพรูปแบบโมเลกุลที่ไม่สมดุลแบบไดนามิกของสิ่งมีชีวิตได้ และการฟอกสีด้วยแสงยังคงจำกัดการสะสมโฟตอน
ในการเลี่ยงการตรึงทางเคมีและหยุดการเกิดปฏิกิริยาไวแสง วิธีแก้ปัญหาคือการแก้ไขเซลล์ในชั่วขณะหนึ่งโดยการทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วมากจนต่ำกว่า –136 °C อุณหภูมิที่น้ำจะกลายเป็นของแข็งที่ไม่เป็นระเบียบ การระบายความร้อนอย่างรวดเร็วเป็นพิเศษนี้มีความจำเป็นด้วยเหตุผลสองประการ: เพื่อรักษาสถานะน้ำที่ไม่สมดุลซึ่งป้องกันความเสียหายทางกลจากการก่อตัวของผลึกน้ำแข็ง (ซึ่งเกิดขึ้นระหว่าง 0 °C ถึง –136 °C); และเพื่อหลีกเลี่ยงการสลายตัวของรูปแบบชีวโมเลกุลที่กระตุ้นด้วยจุลทรรศน์จนอยู่ในสถานะที่ตายแล้ว
นักวิจัยจากDepartment of Systemic Cell Biologyที่ Max Planck Institute of Molecular Physiology นำโดยPhilippe Bastiaensได้พัฒนากล้องจุลทรรศน์แบบ cryo-arrest microscopy ซึ่งหลีกเลี่ยงข้อจำกัดที่กล่าวมาทั้งหมด วิธีการใหม่ที่อธิบายไว้ในScience Advancesทำให้เซลล์ที่มีชีวิตเย็นลงโดยตรงบนกล้องจุลทรรศน์ด้วยความเร็วสูงถึง 200,000 °C/s ซึ่งช่วยให้สามารถคงรักษาและสังเกตรูปแบบเซลล์และโมเลกุลในสถานะดั้งเดิมได้หลายระดับในขณะที่ถูกจับกุม
หลักการทำงานJan Huebingerและเพื่อนร่วมงาน
ในกลุ่มวิจัยของ Bastiaens ได้พัฒนาเทคโนโลยีสำหรับการทำความเย็นแบบ ultrarapid ที่รวมเข้ากับกล้องจุลทรรศน์ฟลูออเรสเซนซ์หลายรูปแบบ ซึ่งช่วยให้สามารถจับกระบวนการทางชีววิทยาด้วยการแช่แข็งได้ในทันที ในการดำเนินการจับด้วยความเย็น เซลล์จะถูกยึดติดกับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเพชรซึ่งสามารถทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วโดยการระเบิดของไนโตรเจนเหลวที่มีแรงดัน (ที่ –196 °C) กล่าวอีกนัยหนึ่ง นักวิจัยยึดเซลล์ที่มีชีวิตที่เติบโตบนแผ่นปิดกระจกเข้ากับตัวนำความร้อนที่ดีที่สุดตัวหนึ่งของโลก ด้านตรงข้ามของแผ่นปิด วัตถุประสงค์ของกล้องจุลทรรศน์ช่วยให้พวกเขาสามารถสังเกตเซลล์ในระหว่างการจับเย็นได้
John Huebingerอุปกรณ์ทำความเย็น: ผู้เขียนคนแรก Jan Huebinger ที่มีกล้องจุลทรรศน์แบบใช้ความเย็นแบบ ultrarapid (มารยาท: MPI ของสรีรวิทยาโมเลกุล)
เพื่อสร้างการระเบิดความหนาวเย็นด้วยแรงดันสูง นักวิจัยได้ฉีดไนโตรเจนเหลวและก๊าซฮีเลียมที่มีแรงดันเข้าไปในภาชนะ วาล์วที่ถูกกระตุ้นด้วยไฟฟ้าจะปล่อยความเย็นจากภาชนะนี้ไปยังเพชร วาล์วควบคุมแรงดัน ซึ่งตรวจจับแรงดันตกคร่อมระหว่างการช็อตเย็น ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการไหลของไนโตรเจนเหลวที่ต่อเนื่องในเวลาต่อมาเพื่อรักษาอุณหภูมิของตัวอย่างให้ใกล้เคียงกับ −196 °C
การระเบิดด้วยแรงดันสูงรวมกับการนำความร้อนที่โดดเด่นของเพชรทำให้นักวิจัยสามารถบรรลุอัตราการเย็นตัวที่สูงมาก และจับกุมเซลล์ที่มีชีวิตในสภาพดั้งเดิมในระหว่างการสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์ วิธีการใหม่นี้ทำให้พวกเขาสามารถถ่ายภาพสแน็ปช็อตแบบเปิดรับแสงนานของรูปแบบโมเลกุลดั้งเดิมและสถานะปฏิกิริยาในเซลล์ในระดับที่มองไม่เห็น
นักวิจัยประเมินการพัฒนา ultrarapid cryo-arrest ใหม่ของพวกเขาโดยการตรวจสอบองค์กรระดับโมเลกุลพื้นฐานของ oncoprotein และโปรตีนต้านเนื้องอก การไม่มีภาพเบลอจากการเคลื่อนไหวและความคงตัวของแสงที่เพิ่มขึ้นของเครื่องหมายเรืองแสงเผยให้เห็นการจัดระเบียบร่วมกันของโปรตีนต้านมะเร็งและเนื้องอกที่ไม่ทราบมาก่อนหน้านี้ในกลุ่มนาโนสเกลตามเยื่อหุ้มพลาสมา วิธีนี้ช่วยแก้ปัญหาการเชื่อมโยงที่ขาดหายไปในวิธีที่การประมวลผลข้อมูลโดยโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับมะเร็งในเครือข่ายชีวโมเลกุลสามารถเปลี่ยนจากสถานะปิดเสียงแบบไดนามิกไปเป็นสถานะการส่งสัญญาณที่ใช้งานชั่วคราว
“นี่เป็นขั้นตอนที่เปิดใช้งานสำหรับกล้องจุลทรรศน์เรืองแสง โดยเฉพาะอย่างยิ่งการรวมกันของกล้องจุลทรรศน์ที่มีความละเอียดสูงและไมโครสเปกโทรสโกปีที่ช่วยให้การทำแผนที่ของปฏิกิริยาโมเลกุลในเซลล์ในหลายระดับ มันจะเปลี่ยนวิธีที่เราสังเกตการจัดระดับโมเลกุลและรูปแบบปฏิกิริยาในเซลล์ ดังนั้นจึงให้ข้อมูลเชิงลึกมากขึ้นเกี่ยวกับความสามารถในการจัดการข้อมูลในตัวเองของสิ่งมีชีวิต” Bastiens กล่าว เว็บสล็อต , สล็อตแตกง่าย
