Language
Country/Area
No result found
От нано к макро: как расширенная микроскопия преодолевает ограничения оптической микроскопии?
С развитием науки и техники технология микроскопии также достигла нового рубежа. Расширенная микроскопия (ExM) как инновационный инструмент подготовки проб играет все более важную роль в биологических исследованиях. Этот метод не только увеличивает размер образца, но и делает видимыми мелкие структуры, которые невозможно четко идентифицировать с помощью обычной световой микроскопии.
Принцип расширенного микроскопа
Основная идея расширяющей микроскопии заключается в использовании полимерных систем для расширения образца. Это означает, что полимерная сеть сначала вводится в образец клетки или ткани, а затем полимерная сеть физически расширяется посредством химической реакции для увеличения размера биологической структуры. Исследования показывают, что современные технологии позволяют расширять образцы до 16 раз по сравнению с их первоначальным размером, что является прорывом, который делает достижимым ранее недостижимое разрешение.
Самым большим преимуществом этой технологии является то, что она не требует специализированного дорогостоящего микроскопического оборудования, а стоимость необходимых материалов относительно невысока.
Историческая основа расширенной микроскопии
Расширенная микроскопия была впервые предложена в 2015 году исследователями Массачусетского технологического института Фей Ченом, Полом В. Тиллбергом и Эдвардом Бойденом. С тех пор появилось множество приложений, в основном сосредоточенных на анализе биологических образцов.
В 2016 году исследователи опубликовали статьи, описывающие решения ограничений традиционных меченых зондов для ExM, что позволяет использовать эту технологию с обычными микроскопическими зондами. К 2021 году также будет доступна технология пространственно точного секвенирования in situ (ExSeq), основанная на технологии расширенной микроскопии.
Области применения и медицинский потенциал
Применение расширенной микроскопии не ограничивается фундаментальными биологическими исследованиями. Что касается диагностики заболеваний, расширенная микроскопия предоставляет инструменты визуализации, которые можно использовать для клинических образцов, которые могут четко отображать биомолекулы и мельчайшие структуры внутри клеток. Это позволяет врачам в некоторых случаях более точно оценить патологические состояния, такие как заболевания почечных канальцев, ранние опухоли молочной железы, и дифференцировать нормальную и раковую ткань.
В будущем, при дальнейшем развитии технологий, расширенная микроскопия сможет обеспечить наномасштабные морфологические наблюдения различных образцов человеческих органов.
Приложения нейробиологии
В нейробиологии расширенная микроскопия также привела ко многим новым открытиям. Исследователи могут увеличить масштаб мозговых цепей, что упрощает картографирование нейронных связей. Внеклеточные биомолекулы, такие как белки и нуклеиновые кислоты, прочно прикреплены к полимеру, что позволяет четко отображать их с помощью обычных микроскопов после расширения.
Преимущества и ограничения расширенной микроскопии
По сравнению с другими технологиями микроскопии расширенная микроскопия имеет практические и значительные экономически эффективные преимущества. Потому что он не требует крупных инвестиций в оборудование и требует только стандартного оптического микроскопа для получения изображений с высоким разрешением. Однако процесс подготовки к ExM непрост, и необходимо обеспечить целостность каждого этапа, иначе может пострадать четкость конечного изображения.
Если на определенных этапах допущены ошибки, клетки могут лизироваться или расширяться неравномерно, что ухудшает качество изображения.
Подводя итог, расширенная микроскопия может не только значительно улучшить разрешение изображений, но также имеет широкий спектр возможностей применения: от фундаментальных исследований до клинической диагностики, что имеет далеко идущие последствия. Однако, постоянно расширяя возможности ее применения, нам следует также задуматься о том, как технология расширенной микроскопии изменит наше понимание и применение биологии и медицины, когда она станет более зрелой?
