Language
Country/Area
No result found
Phép màu của kính hiển vi mở rộng: Làm thế nào để làm cho tế bào lớn hơn và rõ hơn?
Trong bối cảnh khoa học sinh học phát triển nhanh chóng ngày nay, kính hiển vi mở rộng (ExM) đã trở thành một công nghệ mới nổi, mang đến những cơ hội chưa từng có để nghiên cứu cấu trúc tế bào và phân tử. Cốt lõi của công nghệ này là phóng đại các mẫu sinh học thông qua sự giãn nở của nước, do đó có thể quan sát rõ ràng các cấu trúc sinh học nhỏ ngay cả dưới kính hiển vi quang học thông thường, do đó giảm sự phụ thuộc vào thiết bị kính hiển vi hiệu suất cao.
Nguyên tắc
Nguyên lý cơ bản của kính hiển vi mở rộng là đưa mạng lưới polyme vào mẫu và sau đó sử dụng phản ứng hóa học để mở rộng mạng lưới về mặt vật lý, do đó làm tăng kích thước của mẫu. Quá trình này không chỉ cải thiện độ phân giải hình ảnh mà còn cho phép nhuộm các phân tử hoặc protein cụ thể để phân tích sâu hơn sự phân bố của chúng trong tế bào. Không giống như kính hiển vi điện tử thông thường, ExM không yêu cầu thiết bị đắt tiền, giúp ngày càng nhiều nhà nghiên cứu có thể tiếp cận được với việc nghiên cứu các cấu trúc nhỏ.
Các bước
Kính hiển vi mở rộng bao gồm nhiều bước, chủ yếu là nhuộm, liên kết, tiêu hóa và mở rộng. Sự thành công của các bước này ảnh hưởng trực tiếp đến độ rõ nét của kết quả cuối cùng. Đầu tiên, các nhà nghiên cứu cần nhuộm mẫu để đảm bảo rằng chất đánh dấu huỳnh quang được sử dụng có thể liên kết với polyme tiếp theo. Tiếp theo, một loại gel polymer được liên kết với các tế bào, trong đó các chất đánh dấu huỳnh quang được cố định. Cần phải cẩn thận trong bước tiêu hóa để tránh mẫu giãn nở đều trong quá trình giãn nở. Cuối cùng, quá trình mở rộng tổng thể của mẫu cho phép khuếch đại các dấu hiệu huỳnh quang liên kết, đạt được độ phân giải cao hơn.
Bối cảnh lịch sửCông nghệ kính hiển vi mở rộng lần đầu tiên được Fei Chen, Paul W. Tillberg và Edward Boyden từ MIT đề xuất vào năm 2015. Kể từ đó, phạm vi ứng dụng của ExM đã dần được mở rộng. Theo thời gian, các nhà nghiên cứu đã tìm cách cải tiến công nghệ này để giải quyết những hạn chế truyền thống của các đầu dò có nhãn và giới thiệu thêm nhiều ứng dụng cho các mẫu sinh học.
"Sự ra đời của kính hiển vi mở rộng cung cấp cho các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực y sinh các công cụ phân tích mới, giúp các cấu trúc sinh học ở quy mô nano không còn là giấc mơ xa vời nữa."
Lĩnh vực ứng dụng
Kính hiển vi mở rộng được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu y sinh, đặc biệt là trong chẩn đoán bệnh, khoa học thần kinh và các lĩnh vực khác. Trước đây, nhiều xét nghiệm cấu trúc tế bào dựa vào các kỹ thuật kính hiển vi giới hạn nhiễu xạ truyền thống. Tuy nhiên, với sự trợ giúp của ExM, các nhà nghiên cứu có thể kiểm tra các phân tử sinh học quan trọng bên trong tế bào ở độ phân giải cao hơn, thúc đẩy sự phát triển của bệnh lý học.
Ưu điểm và hạn chế
Một lợi thế lớn của kính hiển vi mở rộng là nó không yêu cầu thiết bị kính hiển vi điện tử đắt tiền. Đây chắc chắn là tin tốt cho nhiều viện nghiên cứu có nguồn kinh phí hạn chế. Tuy nhiên, kỹ thuật này không phải là không có sai sót; sai sót trong bất kỳ bước chuẩn bị nào cũng có thể dẫn đến hình ảnh bị méo hoặc tổn thương tế bào. Ngoài ra, vấn đề vô hiệu hóa nhãn huỳnh quang cũng hạn chế khả năng ứng dụng rộng rãi của ExM.
Triển vọng tương lai
Công nghệ kính hiển vi mở rộng vẫn đang được phát triển và có thể đạt được những đột phá lớn hơn trong các lĩnh vực như bệnh lý học, chẩn đoán lâm sàng và khoa học thần kinh trong tương lai. Khi công nghệ tiếp tục được cải thiện, các nhà khoa học dự kiến sẽ khám phá ra những cấu trúc sinh học phức tạp hơn để hỗ trợ phát triển và điều trị bệnh. Trong trường hợp này, liệu còn có nhiều bí ẩn nào về thế giới vi mô đang chờ chúng ta khám phá không?
