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Microscopie de Superbe-Définition contre la microscopie électronique

Saut à :

La photomicroscopie conventionnelle a ses limites. Allumez, en étant une onde, êtes sujet à la diffraction qui limite sévèrement la taille des structures une peut résoudre. Pour pouvoir observer des parties d'un organisme plus petit que ceci, d'autres techniques doivent être utilisées.

Les types de microscopie utilisés (permettant à l'usager de voir de telles choses que des molécules et des organelles dans le petit groupe élevé) entrent dans deux catégories : microscopie et (SRM) microscopie électronique de superbe-définition (EM). Le SRM et la fin de support sont les outils utiles pour la recherche, remplissant différents rôles dans un projet.

La protéine de signalisation Fyn déménageant et formant des boîtiers en cellules du cerveau vivantes - vues utilisant la microscopie de superbe-définition. Crédit d
La protéine de signalisation Fyn déménageant et formant des boîtiers en cellules du cerveau vivantes - vues utilisant la microscopie de superbe-définition. Crédit d'image : Laboratoire meunier, université du Queensland

Microscopie de Superbe-Définition

Le SRM entoure un grand choix de méthodes. Certains d'entre elles sont indiqués ici, mais il y a d'autres techniques qui peuvent être utilisées par un laboratoire.

Microscopie optique stochastique de reconstruction (TEMPÊTE)
C'est la méthode de SRM la plus utilisée généralement. La TEMPÊTE emploie les fluorophores photoswitchable pour produire des images haute résolution. Le marquage de détail est alors exigé pour réaliser une image en couleurs de haute qualité. Un système optimisé de TEMPÊTE peut produire des images avec une définition de 5 nanomètre, seule photomicroscopie beaucoup plus haut que.

Une image spectralement résolue de microscopie de superbe-définition de quatre objectifs sous-cellulaires qui ont été marqués par quatre teintures loin-rouges à la séparation spectrale de 10 nanomètre. La couleur est employée pour indiquer la position mesurée d
Une image spectralement résolue de microscopie de superbe-définition de quatre objectifs sous-cellulaires qui ont été marqués par quatre teintures loin-rouges à la séparation spectrale de 10 nanomètre. La couleur est employée pour indiquer la position mesurée d'émission de fluorescence de chaque molécule unique. (Barre d'écaille : 1 μm). Crédit d'image : Laboratoire du KE Xu/Berkeley

Microscopie structurée d'illumination (SIM)
Cette technique concerne les échantillons illuminating de la lumière modelée et d'employer le logiciel spécialisé d'analyser l'information. Le fois des définitions 2 plus haut que la limite de diffraction peut être obtenu à l'aide du logiciel de reconstruction. Le principal avantage de Sim par rapport à d'autres méthodes de SRM est qu'il peut des parties plus épaisses d'image, qui est utile pour 3D et représentation de sous tension-cellule.

Image fixe d
Image fixe d'un vidéo montrant l'interaction de l'actine filamenteuse (mApple-F-tractin, pourprée) avec les groupes principaux bipolaires de la myosine IIA (EGFP, myosine IIA, vert) à 20 seconde intervalles pour 100 remarques de temps, comme vu avec la microscopie d'illumination TIRF-structurée parNA. Crédit d'image : Laboratoire de Betzig, campus de recherches de HHMI/Janelia

Épuisement d'émission stimulée (STED)
STED est une technique qui emploie une paire de pouls de laser pour exciter et De-exciter des fluorophores ; l'effet est de localiser la fluorescence aux endroits focaux. Des images sont alors produites utilisant la lecture de trame. Bien que cette technique ait une vitesse lente d'acquisition pour de grands champs de vision, la technique a une grande profondeur de représentation du µm 10-15, permettant à des images avec une haute résolution d'être produites.

excitation de Deux-photon (TPE)
Le principal avantage de la bande est qu'il entraîne moins de phototoxicité que la microscopie de lecture de laser (CLSM) ou la microscopie de lecture confocale de laser (LCSM). À la différence de dans la microscopie à fluorescence conventionnelle, où la lumière d'excitation a une plus petite longueur d'onde (c.-à-d. une plus haute énergie) que la lumière de fluorescence, on observe la lumière habituellement infrarouge d'utilisations de bande au flux élevé, et la fluorescence en cas d'une absorption de deux-photon - à une longueur d'onde plus courte que la lumière infrarouge d'excitateur, puisque l'énergie combinée de deux photons d'excitateur avait été absorbée. La bande a été utilisée dans la diverse application avec les cellules sous tension, y compris l'organisme cytosquelettique et le dépistage réactif de l'oxygène.

Bien qu'ils aient des avantages évidents par rapport à la photomicroscopie pour l'analyse des structures cellulaires, les types variés de SRM ont leurs limitations.

Les corps étrangers peuvent encore exister dans la reconstruction d'image, photobleaching peut se produire, et l'utilisation du matériel spécialisé et des teintures fluorescentes peut rendre ces procédés chers.

Cela peut prendre un bon moment de reconstruire les images avec quelques techniques, davantage d'ajouter au coût de projets de recherche.

la microscopie de Superbe-définition, tandis qu'elle peut permettre à l'observateur de scruter plus profondément dans la nature, ne peut pas être employée au niveau moléculaire.

Pour ce type de recherche, il y a bien plus de puissant outil procurable aux scientifiques qui a été autour depuis le siècle 20th tôt : Microscopie électronique.

Microscopie électronique

Développée en 1926, la microscopie électronique fonctionne à côté d'allumer un faisceau des électrons concentrés à un échantillon.

Le principal avantage de cette technique est que des structures peuvent s'analyser dans le petit groupe minutieux, car la définition des images qui sont produites utilisant la microscopie électronique sont de l'ordre de vers le bas à 0,2 nanomètres, 1000x plus détaillé qu'est réalisé avec la photomicroscopie conventionnelle, et beaucoup plus fortement qu'avec des techniques de SRM.

Avec la fin de support, les scientifiques peuvent regarder les nanostructures qui ne seraient pas visibles autrement, et discernent leurs propriétés.

Il y a deux types principaux de microscopie électronique :

Microscopie électronique de boîte de vitesses (TEM)
Utilisé pour voir les spécimens minces (tels que des parties de tissu) en réussissant des électrons par elles et en produisant une image. Si un échantillon absorbe ou disperse des électrons, l'emplacement semblera foncé dans l'image de TEM, alors que si un échantillon n'agit pas l'un sur l'autre avec les faisceaux d'électrons un endroit lumineux se produit des électrons transmis. De cette façon, TEM est analogue à la photomicroscopie conventionnelle, bien qu'il emploie des électrons plutôt que la lumière et ait bien un plus de haute résolution.

Microscopie électronique de boîte de vitesses de dans la klebsiella vitro-cultivée (Kp-2H7). Crédit d
Microscopie électronique de boîte de vitesses (TEM) de dans la klebsiella vitro-cultivée (Kp-2H7). Crédit d'image : Alessia Ranciaro

Microscopie électronique de lecture (SEM)
Le SEM produit des images en balayant une surface avec un faisceau d'électrons orienté et en trouvant les électrons rétrodiffusés. Le contraire à TEM, un emplacement qui disperse fortement des électrons semblera lumineux, alors que les échantillons qui n'agissent pas l'un sur l'autre avec le faisceau d'électrons restent foncés. Cette technique fournit des détails des cellules et des surfaces entières, quelque chose qui ne sont pas réalisables avec TEM.

Un vaisseau sanguin (centre) fournit les éléments nutritifs essentiels à une tumeur de mélanome (est parti) dans cette image artificiellement colorized de microscopie. Image DOI : les chercheurs 10.7295W9CIL38960 à l
Un vaisseau sanguin (centre) fournit les éléments nutritifs essentiels à une tumeur de mélanome (est parti) dans cette image artificiellement colorized de microscopie. Image DOI : les chercheurs 10.7295W9CIL38960 à l'université de Tokyo ont étudié un récepteur de membrane cellulaire, LRP1, et une enzyme, tPA, pour leurs rôles dans la métastase du mélanome chez les souris. Crédit d'image : Images CC-BY-NC-ND http://www.cellimagelibrary.org/images/38960 de Wellcome

Désavantages de microscopie électronique

La microscopie électronique, bien qu'un puissant outil, a ses inconvénients. Le fait que des électrons peuvent facilement être guidés par des molécules dans le ciel signifie que des spécimens doivent être retenus dans un aspirateur.

Ceci signifie que la microscopie électronique ne peut pas être employée pour analyser les spécimens et les structures sous tension (alors que certaines techniques de SRM mettent en boîte), qui présente des difficultés pour l'analyse biologique.

Des échantillons doivent être préservés de façon à représenter aussi près que possible les structures vivantes, qui peuvent être coûteuses et longues.

En outre, la nature spécialisée des techniques exige les conducteurs hautement qualifiés, et les corps étrangers de la préparation des échantillons sont courants.

SRM contre la fin de support : Deux puissants outils pour le chercheur

Cet article a été une brève analyse dans la superbe-définition et la microscopie électronique, donnant leurs forces et faiblesses. Les deux sont les ajouts au laboratoire et complémentaires intenses dans les informations qu'elles fournissent.

Les deux types de microscopie partagent qu'ils surpassent les limitations de définition de la photomicroscopie.

Pour des études des sciences de la vie, le SRM et la fin de support peuvent résoudre des structures cellulaires et permettre ainsi les analyses profondes dans la cellule fonctionnent.

Tandis que le SRM permet à des scientifiques d'étudier l'architecture de cellules dynamiquement en cellules vivantes, la définition est habituellement inférieure qu'avec la microscopie électronique. Cependant, la fin de support exige la fixation d'échantillon et est ainsi une méthode pour étudier des architectures de cellules dans les échantillons non-vivants.

Pour effectuer des études efficaces, les laboratoires et leur personnel devraient être confiants et bien informés dans l'application de ces techniques, et à jour sur les derniers développements dans ce domaine scientifique.

Qui sait quelles avances le contrat à terme peut retenir ?

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Last Updated: Sep 20, 2019

Reginald Davey

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Reginald Davey

Reg Davey is a freelance copywriter and editor based in Nottingham in the United Kingdom. Writing for News Medical represents the coming together of various interests and fields he has been interested and involved in over the years, including Microbiology, Biomedical Sciences, and Environmental Science.

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