Mikroskop elektron

Mikroskop Elektron: Membawa Warna ke Dunia Nano

Pendahuluan

Mikroskop elektron adalah alat canggih yang memungkinkan para ilmuwan melihat objek pada skala nano. Akan tetapi, mikroskop elektron tradisional menghasilkan gambar hitam putih, yang dapat menyulitkan untuk membedakan antara struktur sel yang berbeda.

Para peneliti di Universitas California, San Diego, telah mengembangkan sebuah teknik baru yang menambahkan warna buatan ke gambar mikroskop elektron. Teknik ini dapat membantu para ilmuwan lebih memahami struktur dan fungsi di dalam sel.

Cara Kerja Teknik

Teknik baru ini menggabungkan mikroskop cahaya dan mikroskop elektron. Pertama, para ilmuwan menggunakan mikroskop cahaya untuk mengidentifikasi struktur yang ingin mereka soroti. Kemudian, mereka memasukkan sejumlah kecil logam tanah jarang ke dalam struktur tersebut.

Selanjutnya, mereka memasukkan sampel ke dalam mikroskop elektron. Mikroskop elektron menembakkan elektron ke jaringan tersebut. Sebagian elektron langsung menembus, sementara yang lainnya mengenai material yang lebih tebal atau lebih berat dan memantul kembali.

Beberapa elektron menabrak logam tanah jarang dan menggantikan sebuah elektron di sana. Hal ini menyebabkan elektron yang tergantikan tersebut terlepas, bersama dengan sedikit energi. Energi tersebut khas untuk logam tertentu yang digunakan, dan inilah yang diukur oleh mikroskop. Teknik ini disebut spektroskopi kehilangan energi elektron.

Aplikasi Teknik

Para ilmuwan telah menggunakan teknik baru untuk mengambil gambar struktur sel seperti badan Golgi, protein pada membran plasma, dan bahkan protein pada sinapsis di otak.

Teknik ini dapat digunakan untuk mempelajari berbagai macam proses biologis, termasuk:

Lokalisasi protein di dalam sel
Interaksi antara struktur sel yang berbeda
Perkembangan dan perkembangan penyakit

Manfaat Teknik

Teknik baru ini menawarkan beberapa manfaat dibandingkan mikroskop elektron tradisional:

Gambar berwarna: Teknik ini menambahkan warna buatan ke gambar mikroskop elektron, yang membuatnya lebih mudah untuk membedakan antara struktur sel yang berbeda.
Resolusi tinggi: Teknik ini memberikan gambar resolusi tinggi, yang memungkinkan para ilmuwan melihat objek pada skala nano.
Keserbagunaan: Teknik ini dapat digunakan untuk mengambil gambar berbagai macam sampel biologis.

Perbandingan dengan Teknik Lain

Ada teknik lain yang dapat digunakan untuk memberikan citra berwarna dari mikroskop elektron. Akan tetapi, teknik ini memiliki keterbatasannya sendiri.

Mikroskop elektron cahaya korelatif: Teknik ini memerlukan dua gambar berbeda, dari mikroskop yang berbeda, yang dapat mengurangi presisi.
Label imunokimia: Teknik ini dapat memberikan pewarnaan yang tidak jelas.

Warisan Roger Tsien

Artikel yang menjelaskan teknik baru tersebut adalah yang terakhir memuat nama Roger Tsien, seorang kimiawan peraih Nobel yang meninggal pada bulan Agustus. Tsien terkenal karena menggunakan protein fluoresen dari ubur-ubur untuk menerangi struktur seluler.

Teknik baru ini merupakan bukti warisan inovasi Tsien dalam mikroskopi. Ini adalah alat canggih yang dapat membantu para ilmuwan lebih memahami dunia pada skala nano.

Kesimpulan

Teknik baru untuk menambahkan warna buatan ke gambar mikroskop elektron merupakan kemajuan yang signifikan dalam mikroskopi. Teknik ini dapat membantu para ilmuwan lebih memahami struktur dan fungsi di dalam sel, dan dapat menghasilkan wawasan baru tentang berbagai macam proses biologis.

Apa itu Nanoskopi Virtual?

Nanoskopi virtual adalah teknologi baru yang memungkinkan para ilmuwan menciptakan gambar jaringan biologis yang dapat diperbesar pada tingkat sel. Teknologi ini menggabungkan ribuan gambar mikroskop elektron individu untuk menciptakan keseluruhan yang koheren dan interaktif. Hal ini memungkinkan pengamat untuk mengeksplorasi struktur jaringan dengan detail yang belum pernah ada sebelumnya, dari tampilan tingkat jaringan hingga bagian dalam sel individu.

Bagaimana Nanoskopi Virtual Bekerja?

Nanoskopi virtual dimulai dengan mengumpulkan ribuan gambar yang sedikit tumpang tindih menggunakan mikroskop elektron. Gambar-gambar ini kemudian disatukan menggunakan program perangkat lunak otomatis. Program ini menggunakan metadata pada orientasi gambar individu dan algoritma yang membandingkan fitur serupa di setiap gambar untuk menentukan dengan tepat di mana gambar tersebut harus ditempatkan.

Gambar yang dihasilkan adalah file besar yang dapat diperbesar dan diperkecil untuk menampilkan tingkat detail yang berbeda. Misalnya, gambar embrio ikan zebra yang ditampilkan dalam artikel ini terdiri dari lebih dari 26.000 gambar individual dan berbobot total 281 gigapiksel. Hal ini memungkinkan pengamat untuk berpindah dari gambar embrio keseluruhan yang diperkecil ke tampilan detail struktur, seperti nukleus, di dalam sel tertentu.

Manfaat Nanoskopi Virtual

Nanoskopi virtual menawarkan beberapa manfaat dibandingkan dengan mikroskop elektron tradisional. Pertama, teknologi ini memungkinkan para ilmuwan untuk membuat tampilan 3D yang lengkap dari sampel jaringan. Hal ini berbeda dengan mikroskop elektron tradisional, yang hanya dapat menangkap gambar 2D dari area kecil jaringan.

Kedua, nanoskopi virtual memungkinkan para ilmuwan untuk mengeksplorasi sampel jaringan dengan cara yang tidak merusak. Mikroskop elektron tradisional mengharuskan sampel diawetkan dengan cara yang dapat merusak strukturnya. Di sisi lain, nanoskopi virtual tidak memerlukan persiapan sampel apa pun, sehingga dapat digunakan untuk mempelajari jaringan hidup.

Ketiga, nanoskopi virtual jauh lebih cepat daripada mikroskop elektron tradisional. Diperlukan waktu berjam-jam atau bahkan berhari-hari untuk mengumpulkan dan memproses satu gambar mikroskop elektron. Di sisi lain, nanoskopi virtual dapat digunakan untuk membuat gambar 3D lengkap dari sampel jaringan dalam hitungan menit.

Aplikasi Nanoskopi Virtual

Nanoskopi virtual memiliki aplikasi yang luas dalam penelitian biologi. Teknologi ini dapat digunakan untuk mempelajari struktur sel, jaringan, dan organ. Teknologi ini juga dapat digunakan untuk melacak perkembangan embrio dan untuk menyelidiki pengaruh obat-obatan dan toksin pada sel.

Dalam artikel ini, para peneliti menggunakan nanoskopi virtual untuk menganalisis embrio ikan zebra, jaringan kulit manusia, embrio tikus, dan sel ginjal tikus. Mereka menemukan bahwa nanoskopi virtual dapat digunakan untuk mengidentifikasi struktur baru dalam sel dan melacak pergerakan sel dari waktu ke waktu.

Kesimpulan

Nanoskopi virtual adalah alat baru yang ampuh yang merevolusi cara para ilmuwan mempelajari jaringan biologis. Teknologi ini menawarkan beberapa keunggulan dibandingkan mikroskop elektron tradisional, termasuk kemampuan untuk membuat gambar 3D lengkap dari sampel jaringan, mengeksplorasi sampel jaringan dengan cara yang tidak merusak, dan melakukannya jauh lebih cepat daripada mikroskop elektron tradisional. Akibatnya, nanoskopi virtual diharapkan memainkan peran utama dalam penelitian biologi di tahun-tahun mendatang.