Language
Country/Area
No result found
Keajaiban mikroskopi resolusi super: Bagaimana cara menembus batas cahaya?
Dalam komunitas ilmiah, kemajuan teknologi mikroskopi tidak diragukan lagi merupakan alat penting untuk mengungkap misteri dunia mikroskopis, di antaranya teknologi mikroskopi resolusi super sangat menarik perhatian. Rangkaian teknologi ini tidak hanya menembus batas difraksi mikroskop optik, tetapi juga menunjukkan potensi besar dalam aplikasi dalam penelitian biomedis dan biologi molekuler, memberi kita pemahaman yang lebih komprehensif tentang struktur dan fungsi internal sel.
Teknik pencitraan resolusi super bergantung pada pilihan pengaturan medan dekat (seperti mikroskopi penerowongan foton dan mikroskopi optik pemindaian medan dekat) atau medan jauh.
Mikroskopi resolusi super dapat dibagi menjadi dua kategori utama: teknologi resolusi super deterministik dan teknologi resolusi super stokastik. Yang pertama menggunakan respons nonlinier luminofor (molekul fluoresen) yang umum digunakan dalam mikroskop biologis untuk meningkatkan resolusi. Teknik-teknik yang umum termasuk penipisan luminesensi terstimulasi (STED) dan penipisan keadaan dasar (GSD). Yang terakhir menggunakan perilaku temporal sumber cahaya molekuler untuk memungkinkan molekul-molekul fluoresensi yang serupa memancarkan cahaya secara terpisah, membentuk gambar yang dapat dipecahkan. Teknik-teknik tersebut termasuk pencitraan gelombang optik resolusi super (SOFI) dan mikroskopi lokalisasi molekul tunggal (SMLM). Misalnya, PALM dan STORM.
Pada tanggal 8 Oktober 2014, Eric Büttig, Walter Molnar dan Stefan Hell dianugerahi Penghargaan Nobel dalam bidang Kimia untuk "pengembangan mikroskopi fluoresensi super-terpecahkan", yang menandai terobosan besar pertama dalam bidang mikroskopi optik. Memasuki ranah skala nano.
Teori-teori untuk memecahkan batas Abbe telah muncul sejak tahun 1970-an. Sebuah makalah penelitian tahun 1978 mengusulkan konsep penggunaan mikroskop 4Pi, mikroskop fluoresensi pemindaian laser yang mencapai resolusi tinggi dengan memfokuskan sumber cahaya dari kedua sisi. Akan tetapi, penelitian saat itu tidak cukup memperhatikan peningkatan resolusi aksial. Pada tahun 1986, mikroskop optik resolusi super berbasis emisi terstimulasi pertama kali dipatenkan.
Penerapan teknologi resolusi super
Teknik resolusi super ini tidak hanya memberikan perspektif baru untuk mikroskopi, tetapi juga mempercepat pengamatan biomolekul. Di antaranya, mikroskop pemetaan acak optik medan dekat (NORM) memperoleh informasi medan dekat optik dengan mengamati gerakan Brown nanopartikel dalam suspensi. Proses pencitraannya tidak memerlukan peralatan pemosisian khusus, yang tidak diragukan lagi meningkatkan efisiensi perolehan gambar.
Mikroskop iluminasi terstruktur (SIM) mencapai resolusi spasial yang ditingkatkan dengan mengumpulkan informasi frekuensi-spasial di luar wilayah yang terlihat, dan memiliki potensi besar untuk beberapa diagnosis medis.
Mencerminkan kemajuan teknologi ini, mikroskopi iluminasi terstruktur (SIM) telah menunjukkan potensi untuk menggantikan mikroskopi elektron untuk diagnostik medis tertentu. Misalnya, SIM semakin banyak digunakan dalam studi penyakit ginjal dan darah dalam diagnosis medis. Selain itu, iluminasi termodulasi spasial (SMI) semakin meningkatkan akurasi pengukuran jarak, memungkinkan pengukuran ukuran molekuler pada skala puluhan nanometer.
Penerapan teknologi biosensor dalam analisis super
Dalam biologi sel, teknologi biosensing merupakan sarana penting untuk memahami aktivitas komponen seluler. Sensor ini biasanya terdiri dari dua bagian: penginderaan dan pelaporan, menggunakan teknologi deteksi fluoresensi untuk mengukur aktivitas biologis. Munculnya probe fluoresensi baru telah memperluas kemungkinan pengamatan proses dinamis dalam sel.
Mikroskopi REversible Saturable OpticaL Fluorescence Transitions (RESOLFT) tidak hanya memungkinkan penangkapan lebih banyak detail dalam gambar, tetapi juga memperluas konsep resolusi super, sehingga semakin penting dalam penelitian biomedis.
Dengan terus berkembangnya teknologi, metode deterministik seperti STED dan GSD telah ditingkatkan secara bertahap, sehingga memberikan solusi baru. Namun, kepraktisan teknologi ini masih tertantang oleh kompleksitas peralatan dan risiko kerusakan sampel. Oleh karena itu, meskipun teknologi mikroskopi resolusi super memiliki kemampuan resolusi yang luar biasa, para ilmuwan masih perlu terus mengeksplorasi aplikasi optimalnya di berbagai bidang.
Integrasi dan penerapan teknologi ini memungkinkan kita untuk lebih intuitif memahami mesin, struktur, dan fungsi sel, dan pada akhirnya menginspirasi penelitian biomedis lebih lanjut. Bagaimana penemuan ilmiah di masa depan akan memperluas pemahaman kita tentang kehidupan? Kain wol?
