Elektronmikroskopi

Elektronmikroskopi: At bringe farve til naneverdenen

Introduktion

Elektronmikroskoper er kraftfulde værktøjer, der gør det muligt for forskere at se objekter på nanoskala. Traditionelle elektronmikroskoper producerer dog sort-hvide billeder, hvilket kan gøre det svært at skelne mellem forskellige cellulære strukturer.

Forskere ved University of California, San Diego, har udviklet en ny teknik, der tilføjer kunstig farve til elektronmikroskopibilleder. Denne teknik kan hjælpe forskere med bedre at forstå strukturerne og funktionerne i celler.

Sådan fungerer teknikken

Den nye teknik kombinerer lysmikroskopi og elektronmikroskopi. Først bruger forskere et lysmikroskop til at identificere de strukturer, de ønsker at fremhæve. Derefter introducerer de en lille mængde sjældne jordarter til strukturerne.

Dernæst udsætter de prøven for et elektronmikroskop. Elektronmikroskopet skyder elektroner mod vævet. Nogle elektroner går lige igennem, mens andre rammer tykkere eller tungere materialer og preller tilbage.

Nogle få elektroner rammer de sjældne jordarter og fortrænger en elektron der. Dette får den fortrængte elektron til at flyve ud sammen med lidt energi. Energien er forskellig for det specifikke metal, der bruges, og det er det, mikroskopet måler. Denne teknik kaldes elektronenergitabsspektroskopi.

Anvendelser af teknikken

Forskere har brugt den nye teknik til at tage billeder af cellestrukturer såsom Golgi-apparatet, proteiner på plasmamembranen og endda proteiner i synapserne i hjernen.

Teknikken kan bruges til at studere et bredt spektrum af biologiske processer, herunder:

Lokalisering af proteiner i celler
Interaktionerne mellem forskellige cellulære strukturer
Udviklingen og udviklingen af sygdomme

Fordele ved teknikken

Den nye teknik tilbyder flere fordele i forhold til traditionel elektronmikroskopi:

Farvebilleder: Teknikken tilføjer kunstig farve til elektronmikroskopibilleder, hvilket gør det nemmere at skelne mellem forskellige cellulære strukturer.
Høj opløsning: Teknikken giver billeder med høj opløsning, hvilket gør det muligt for forskere at se objekter på nanoskala.
Alsidighed: Teknikken kan bruges til at tage billeder af et bredt spektrum af biologiske prøver.

Sammenligning med andre teknikker

Der findes andre teknikker, der kan bruges til at give farvebilleder fra elektronmikroskoper. Disse teknikker har dog deres egne begrænsninger.

Korrelativ lys-elektronmikroskopi: Denne teknik kræver to forskellige billeder fra forskellige mikroskoper, hvilket kan reducere nøjagtigheden.
Immunoguldmærkning: Denne teknik kan give uklar farvning.

Roger Tsiens arv

Artiklen, der beskriver den nye teknik, var den sidste, der bar navnet Roger Tsien, en kemiker og nobelprismodtager, der døde i august. Tsien var bedst kendt for at bruge et fluorescerende protein fra gopler til at belyse cellulære strukturer.

Den nye teknik er et bevis på Tsiens arv af innovation inden for mikroskopi. Det er et kraftfuldt værktøj, der kan hjælpe forskere med bedre at forstå verden på nanoskala.

Konklusion

Den nye teknik til at tilføje kunstig farve til elektronmikroskopibilleder er et betydeligt fremskridt inden for mikroskopi. Det kan hjælpe forskere med bedre at forstå strukturerne og funktionerne i celler og kan føre til ny indsigt i et bredt spektrum af biologiske processer.

Hvad er virtuel nanoskopi?

Virtuel nanoskopi er en ny teknologi, der gør det muligt for forskere at skabe zoomable billeder af biologisk væv på celleniveau. Den kombinerer tusindvis af individuelle elektronmikroskopibilleder for at skabe et sammenhængende og interaktivt hele. Dette gør det muligt for seere at udforske vævets struktur i hidtil uset detalje, fra et vævsniveau helt ned til indersiden af individuelle celler.

Hvordan virker virtuel nanoskopi?

Virtuel nanoskopi begynder med at indsamle tusindvis af let overlappende billeder ved hjælp af et elektronmikroskop. Disse billeder bliver derefter samlet ved hjælp af et automatiseret softwareprogram. Programmet bruger metadata om de individuelle billeders orientering og en algoritme, der sammenligner lignende træk i hvert billede for at afgøre præcis, hvor de skal placeres.

Det resulterende billede er en massiv fil, der kan zoomes ind og ud for at afsløre forskellige detaljeringsniveauer. For eksempel består billedet af et zebrafiskeembryo, der vises i artiklen, af mere end 26.000 individuelle billeder og vejer i alt 281 gigapixel. Dette gør det muligt for seere at bevæge sig fra et zoomet ud billede af hele embryoet til en detaljeret visning af strukturer, såsom en cellekerne, inden for en specifik celle.

Fordelene ved virtuel nanoskopi

Virtuel nanoskopi tilbyder flere fordele i forhold til traditionel elektronmikroskopi. For det første gør det forskere i stand til at skabe en komplet 3D-visning af en vævsprøve. Dette er i modsætning til traditionel elektronmikroskopi, der kun kan optage 2D-billeder af små områder af væv.

For det andet gør virtuel nanoskopi det muligt for forskere at udforske vævsprøver på en ikke-destruktiv måde. Traditionel elektronmikroskopi kræver, at prøver bevares på en måde, der kan beskadige deres struktur. Virtuel nanoskopi, derimod, kræver ingen prøveforberedelse, så den kan bruges til at studere levende væv.

For det tredje er virtuel nanoskopi meget hurtigere end traditionel elektronmikroskopi. Det kan tage timer eller endda dage at indsamle og behandle et enkelt elektronmikroskopibillede. Virtuel nanoskopi, derimod, kan bruges til at skabe et komplet 3D-billede af en vævsprøve på få minutter.

Anvendelser af virtuel nanoskopi

Virtuel nanoskopi har et bredt udvalg af anvendelser inden for biologisk forskning. Den kan bruges til at studere strukturen af celler, væv og organer. Den kan også bruges til at følge udviklingen af embryoner og til at undersøge virkningerne af lægemidler og toksiner på celler.

I artiklen brugte forskerne virtuel nanoskopi til at analysere zebrafiskeembryoet, humant hudvæv, et museembryo og muse-nyreceller. De fandt ud af, at virtuel nanoskopi kan bruges til at identificere nye strukturer i celler og til at spore bevægelsen af celler over tid.

Konklusion

Virtuel nanoskopi er et kraftfuldt nyt værktøj, der revolutionerer den måde, forskere studerer biologisk væv på. Den tilbyder flere fordele i forhold til traditionel elektronmikroskopi, herunder evnen til at skabe komplette 3D-billeder af vævsprøver, at udforske vævsprøver på en ikke-destruktiv måde og at gøre det meget hurtigere end traditionel elektronmikroskopi. Som et resultat forventes virtuel nanoskopi at spille en vigtig rolle i biologisk forskning i de kommende år.