Language
Country/Area
No result found
Teknologi disruptif untuk spesimen biologis: Bagaimana mikroskopi ekspansi dapat membentuk kembali diagnostik medis?
Dengan kemajuan teknologi, teknologi pencitraan biologis baru bermunculan satu demi satu. Di antaranya, "Mikroskopi Ekspansi" (ExM), sebagai alat inovatif untuk persiapan sampel, telah menarik perhatian luas di komunitas penelitian biomedis. Ide inti dari teknologi ini adalah memperbesar struktur kecil dalam sampel sel atau jaringan melalui sistem polimer, sehingga dapat ditangkap oleh berbagai teknik mikroskopi yang lebih luas. Munculnya mikroskop ekspansi mematahkan batasan resolusi mikroskop tradisional, yang memungkinkan peneliti untuk mengeksplorasi struktur biologis yang lebih halus dengan biaya peralatan yang lebih rendah.
Mikroskopi ekspansi dapat memperbesar sampel hingga 16 kali ukuran aslinya, yang memungkinkan peneliti untuk mengidentifikasi struktur kecil dengan peralatan standar.
Prinsip Teknis
Prinsip mikroskop ekspansi didasarkan pada pengenalan jaringan polimer ke dalam sampel. Jaringan polimer mengembang secara fisik sebagai respons terhadap reaksi kimia, sehingga meningkatkan ukuran struktur biologis. Proses ini secara efektif menghindari keterbatasan resolusi mikroskop optik tradisional, terutama saat mendeteksi struktur kecil seperti vesikel sinaptik, yang diameternya hanya 40-50 nanometer, dan resolusinya hanya 200 nanometer.
Latar Belakang SejarahPrinsip terpenting adalah bahwa mikroskopi ekspansi tidak memerlukan peralatan khusus dan biaya materialnya hampir dapat diabaikan.
Mikroskopi ekspansi pertama kali diusulkan pada tahun 2015. Dengan kemajuan berkelanjutan dari berbagai penelitian dan peningkatan teknologi, mikroskopi ini telah diterapkan pada analisis berbagai sampel biologis. Teknologi ini terus berkembang selama bertahun-tahun, terutama dalam visualisasi dan pengurutan molekuler molekul RNA. Pada tahun 2022, Hendrickson dkk. lebih jauh lagi menerobos batasan mikroskopi ekspansi dan mengembangkan Mikroskopi Pengungkapan Ekspansi, yang selanjutnya memperluas cakupan aplikasinya.
Area Aplikasi
Diagnosis Medis
Perubahan dan potensi yang dibawa mikroskopi ekspansi ke diagnostik biomedis tidak diragukan lagi merupakan salah satu fiturnya yang paling mencolok. Mikroskop konvensional terbatas dalam kemampuannya untuk memeriksa struktur sel dan biomolekul, tetapi mikroskopi ekspansi memungkinkan peneliti medis untuk mencitrakan sampel jaringan pada resolusi tinggi tanpa harus bergantung pada peralatan berbiaya tinggi. Studi terbaru tentang penyakit ginjal dan neoplasma payudara telah menunjukkan bahwa penggunaan mikroskopi ekspansi sangat efektif untuk deteksi dan diagnosis dini.
Mikroskopi ekspansi meningkatkan resolusi mikroskopi optik, sehingga memungkinkan pencitraan medis.
Sains saraf
Dalam penelitian sains saraf, mikroskopi ekspansi merupakan alat penting untuk mengungkap struktur sirkuit saraf. Teknologi ini dapat memetakan neuron dan sinapsis dengan lebih jelas dan menempatkannya pada tingkat molekuler, membantu mengungkap cara kerja sistem saraf. Misalnya, dengan melakukan ekspansi pada sampel otak, para peneliti menemukan fitur patologis protein beta-amiloid yang terkait dengan penyakit Alzheimer.
Keuntungan dan Tantangan
Keuntungan utama mikroskopi ekspansi adalah tidak memerlukan peralatan optik yang mahal dan dapat menghasilkan gambar beresolusi tinggi di bawah mikroskop standar. Namun, teknik ini juga menghadapi banyak tantangan, termasuk potensi kegagalan pada berbagai langkah dalam proses persiapan sampel. Misalnya, jika sel tidak dicerna sepenuhnya, hal itu akan memengaruhi ekspansi sampel yang seragam, yang mengakibatkan distorsi gambar. Pada saat yang sama, beberapa penanda fluoresensi cenderung memudar selama proses polimerisasi, yang selanjutnya meningkatkan kesulitan percobaan.
Meskipun potensi penerapan mikroskopi ekspansi sangat besar, pengoperasiannya secara spesifik masih memerlukan kontrol yang ketat.
Seiring dengan terus berkembangnya teknologi, penerapan mikroskopi ekspansi di bidang biomedis pun berkembang pesat. Di masa mendatang, dapatkah teknologi ini merevolusi pemahaman kita tentang sel dan fungsinya? Aplikasi baru apa yang akan muncul dalam penelitian mendatang?
