Geleneksel elektron mikroskobu, bir numunenin yüzeyinden ikincil elektronların emisyonuna dayanır. Yüksek odak derinliği nedeniyle taramalı elektron mikroskobu, stereo ışık mikroskobunun EM karşılığıdır. TEM ile mümkün olmayan, hücre yüzeylerinin ve tüm organizmaların ayrıntılı görüntülerini sağlar. Parçacık sayımı, boyutlandırma ve proses kontrolü için de kullanılabilir. Taramalı elektron mikroskobu olarak adlandırılır çünkü görüntü, bir numunenin yüzeyinde odaklanmış bir elektron demetinin bir tarama modelinde taranmasıyla oluşturulur. Birincil elektron demetinin yüzeye yakın atomlarla etkileşimi, örneğin düşük enerjili ikincil elektronlar, yüksek enerjili geri saçılan elektronlar, X-ışınları ve hatta fotonlar gibi parçacıkların rasterdeki her noktada yayılmasına neden olur. Bunlar, çeşitli detektörler tarafından toplanabilir ve ilgili sayıları, bir katot ışını tüpü üzerindeki her bir eşdeğer noktada parlaklığa dönüştürülebilir.
İçindekiler
mikroskop boyutu
Elektron mikroskopları, hücreler, biyopsiler, mikroorganizmalar, makromoleküller ve daha fazlası gibi sayısız biyolojik örneğin arka planını incelemek için uzun süredir kullanılmaktadır. Elektron mikroskobu tekniklerinde kullanılan teknoloji ve metodolojideki gelişmeler, yeteneklerini artırmaya devam ediyor. Son zamanlarda, Helmholtz Zentrum Muenchen’deki bilim adamları tarafından yapılan bir araştırma, hücre geni ifadesini görselleştirmek için işaretleyici olarak farklı boyutlardaki nanoküreleri kullanan yeni bir elektron mikroskobu tekniği geliştirdi.
Elektron mikroskobunda çok renkli genetik etiketleme ihtiyacı
Elektron mikroskobu (EM), mekanik düzeyde hücresel süreçleri ölçmek ve hücre devrelerinin yapısını ortaya çıkarmak için kullanılan yöntemler için altın standart olarak ortaya çıkmıştır. Bununla birlikte, diğer görüntüleme tekniklerini geliştirmek için mevcut olan çok çeşitli flüoresan proteinler ve optik raportörlerle karşılaştırıldığında, EM’de kullanım için eşdeğer genetik araçlar sınırlı kalmıştır. Bazı yarı genetik belirteçler geliştirilmiş olsa da, tamamen genetik bir EM belirtecinin oluşturulması daha zor olmuştur. 2019’da bilim adamları, ACS nano dergisinde, Almanya’daki bir ekibin, onları bir hücre içindeki moleküllerden tanıyacak kadar büyük demir ayırma protein komplekslerini nasıl aradığını açıklayan bir makale yayınladılar.
Helmholtz Zentrum Muenchen’deki ekiple birlikte çalışan Prof. Dr. Dr. Gil Gregor Westmeyer, flüoresan proteinleri kullanan görüntüleme yöntemlerinin hücrelerdeki küçük yapılar hakkındaki bilgileri ilerletmede paha biçilmez olduğunu kanıtlamış olsa da, kullanımlarının ilgili dezavantajları nedeniyle ışık mikroskoplarının genel olarak daha düşük çözünürlüğü ile sınırlı olduğunu göstermektedir. Bu kararı aşmak için, bazı araştırma projelerinde daha yüksek çözünürlükleri nedeniyle elektron mikroskopları kullanılmıştır, ancak Westmeyer, etkisi sınırlı olan bu tekniğin yanında kullanılabilecek çok renkli genetik etiketlerin bulunmadığına dikkat çekmiştir. EM, bir hücreyi diğerinden ayırt etme yeteneğine sahiptir. Bunu göz önünde bulunduran Westmeyer, Helmholtz Zentrum München Biyolojik Görüntüleme ve Tıp Enstitüsü’ndeki (IBMI) bilim insanlarından oluşan bir ekibin ışık mikroskobunda kullanılan çok renkli gen habercilerinin EM eşdeğerini yaratma araştırmalarına öncülük etti. Ekip, nanometre çözünürlüğünde görüntülemenin biyomedikal araştırmalar için, özellikle mühendislik moleküler makineler ve hücresel devrelerin haritalanması için giderek daha önemli hale gelmesine rağmen, EM yöntemi geliştirme için çok renkli işaretleyicilerin önemli bir eksikliği olduğunu fark etti.
Rengi geometriyle değiştirmek
Gil Gregor Westmeyer ve Helmholtz Zentrum Muenchen’deki meslektaşları, birkaç yıldır bakterilerden ekstrakte edilen küçük, toksik olmayan proteinler olan enkapsülinlerle çalışıyorlar. Bu proteinler otomatik olarak hücre içindeki nanobölmeleri bir araya getirerek, hücre metabolizmasını etkilemeden hücreler içinde kimyasal reaksiyonlara izin verir. Bilim adamları, genetik programlama yoluyla deneysel koşulları değiştirerek hücrelerin içinde oluşan nanoparçacıkların çaplarını kontrol edebildiklerini gösterdiler. Ekip, flüoresan mikroskobunda olduğu gibi renkleri kullanmak yerine, farklı boyutların farklı şekillerin yerini aldığı geometriyi kullanan bir yöntem geliştirdi. Bu nedenle, etiketleme nanokürelerin boyutuna bağlıdır.
Ekip, EM tarafından üretilen görüntülerde güçlü kontrast üretildiğinden emin olmak için, bir kabuk içinde kapsüllenebilen bir enzim olan ferroksidaz kullandı. Nanopartiküllerin gözeneklerinin iç boşluğa demir iyonlarının akışına izin verdiği durumda, iki değerlikli demir iyonları demir peroksidaz ile homologlarına oksitlenir. Bu, boşlukta çözünmeyen demir oksitlerin oluşumuna yol açar. Metaller elektronları emdiğinden, tıpkı yoğun kemiğin X-ışınlarını emmesi gibi iyi kontrastlar oluştururlar. Bu, EM tarafından oluşturulan görüntülerde görülen enkapsülinleri ifade eder.
Anıların nasıl saklandığını araştırın
Araştırmacılar, nöral devreleri görselleştirmek ve keşfetmek için yeni oluşturdukları yöntemi kullanabildiler. Konvansiyonel EM çok yüksek bir çözünürlüğe sahip olmasına rağmen, belirli nöron tiplerini tanımlayamaz. Bununla birlikte ekip, belirteç olarak farklı boyutlardaki nanokürelerle yeni EM yöntemleri kullanarak, belirli nöronları etiketleyebileceklerini, bağlı hücrelerin türlerini okuyabileceklerini ve hücrelerin durumunu bildirebileceklerini göstermiştir. Bu yeniliğin kullanılmasıyla elde edilebilecek çok sayıda uygulama olsa da, yakında geliştirilmekte olan özel bir kullanım, anıların doğasının keşfedilmesidir.
Bilim adamları, yeni teknolojinin beynin nasıl kablolandığını ve muhtemelen sinir ağlarında anıların nasıl oluştuğunu ortaya çıkarmak için kullanılabileceğine inanıyor. Bunun, kısa süreli ve uzun süreli belleği etkileyen amnezi veya diğer bilişsel gerileme biçimleri olan hastaların gelecekteki tedavisi için etkileri olabilir. Ayrıca neden bazı detayların hatırlanıp diğerlerinin unutulduğunu anlamaya yardımcı olabilir, bu da bazı mesleklerde faydalı olabilecek daha iyi ezberleme tekniklerine yol açabilir.
Elektron mikroskobu nedir?
Elektron mikroskobu (EM), biyolojik ve biyolojik olmayan numunelerin yüksek çözünürlüklü görüntülerini elde etmek için kullanılan bir tekniktir. Biyomedikal araştırmalarda dokuların, hücrelerin, organellerin ve moleküler komplekslerin ayrıntılı yapısını araştırmak için kullanılır. Elektromanyetik görüntülerin yüksek çözünürlüğü, radyasyon aydınlatması kaynağı olarak (çok kısa dalga boylarına sahip olan) elektronların kullanılmasından kaynaklanmaktadır. Elektron mikroskobu, belirli soruları yanıtlamak için ince kesit, immün etiketleme ve negatif boyama gibi çeşitli yardımcı tekniklerle birlikte kullanılır. EM görüntüleri, hücre işlevi ve hücre hastalığının yapısal temeli hakkında temel bilgiler sağlar.
İki ana elektron mikroskobu türü vardır: transmisyon EM (TEM) ve taramalı EM (SEM). Transmisyon elektron mikroskobu, elektronların içinden geçebileceği ince numuneleri (doku bölümleri, moleküller vb.) görüntülemek ve bir projeksiyon görüntüsü oluşturmak için kullanılır. TEM, birçok yönden geleneksel (bileşik) ışık mikroskobuna benzer. TEM, diğer şeylerin yanı sıra, hücrelerin içini (ince kesitlerde), protein moleküllerinin yapısını (metalik gölgelemeye kıyasla), moleküllerin virüslerdeki organizasyonunu ve hücre iskeleti liflerini (negatif boyama tekniği ile hazırlanır) ve protein sırasını inceler. moleküller hücre zarlarında (dondurularak kırılarak) görüntülenmek üzere kullanılır.
kaynak:
ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27671779
nature.com/articles/s41467-018-04227-3#citeas
pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b03140
un.edu/ncmn-cfem/xzli/em/em.htm
yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]